JP4663630B2 - Multi-channel system identification device - Google Patents

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Description

この出願に係る発明は、特性が未知である複数の伝搬路が組み合わされることによって構成されるマルチチャンネル系を同定する、マルチチャンネルシステム同定装置に関する。  The invention according to this application relates to a multichannel system identification apparatus that identifies a multichannel system configured by combining a plurality of propagation paths whose characteristics are unknown.

図1aはマルチチャンネル系(マルチチャンネルシステム)のモデル図である。図1aに示されるマルチチャンネル系は、マルチチャンネル系のなかでも、その構造が最も簡単な、2の入力チャンネルと2の出力チャンネルとを有する系である。  FIG. 1a is a model diagram of a multi-channel system (multi-channel system). The multi-channel system shown in FIG. 1a is a system having two input channels and two output channels, which is the simplest among the multi-channel systems.

図1aにおいて、X はマルチチャンネル系の1番目の入力チャンネルに入力される入力信号、X は2番目の入力チャンネルに入力される入力信号、Y はマルチチャンネル系の1番目の出力チャンネルに出力される出力信号、Y は2番目の出力チャンネルに出力される出力信号、N は1番目の出力チャンネルに混入される外乱信号、N は2番目の出力チャンネルに混入される外乱信号である。In FIG. 1a, X 1 j is an input signal input to the first input channel of the multi-channel system, X 2 j is an input signal input to the second input channel, and Y 1 j is the first signal of the multi-channel system. Output signal output to the output channel, Y 2 j is the output signal output to the second output channel, N 1 j is a disturbance signal mixed in the first output channel, and N 2 j is the second output. This is a disturbance signal mixed in the channel.

また、h11は1番目の入力チャンネルから1番目の出力チャンネルまでの伝播路のインパルス応答、h12は1番目の入力チャンネルから2番目の出力チャンネルまでの伝播路のインパルス応答、h22は2番目の入力チャンネルから2番目の出力チャンネルまでの伝播路のインパルス応答、h21は2番目の入力チャンネルから1番目の出力チャンネルまでの伝播路のインパルス応答である。Further, h 11 is an impulse response of the propagation path from the first input channel to the first output channel, h 12 is an impulse response of the propagation path from the first input channel to the second output channel, and h 22 is 2. th input channel from the propagation path impulse response to the second output channel, h 21 is the impulse response of the propagation path to the first output channel from the second input channel.

例えば、左右のスピーカと左右のマイクロホンを含む音響空間もマルチチャンネル系の一種である。図1aがこのような音響空間を示しているとすれば、X は右チャンネルのスピーカ出力信号、X は左チャンネルのスピーカ出力信号、Y は右チャンネルのマイクロホン出力信号、Y は左チャンネルのマイクロホン出力信号、N は右チャンネルのマイクロホンに混入する外乱信号(近端話者音声を含む)、N は左チャンネルのマイクロホンに混入する外乱信号であると考えることもできる。For example, an acoustic space including left and right speakers and left and right microphones is a type of multi-channel system. If FIG. 1a shows such an acoustic space, X 1 j is a right channel speaker output signal, X 2 j is a left channel speaker output signal, Y 1 j is a right channel microphone output signal, Y 2 j is a left channel microphone output signal, N 1 j is a disturbance signal (including near-end talker voice) mixed in the right channel microphone, and N 2 j is a disturbance signal mixed in the left channel microphone. You can also.

図1aに示されるように、マルチチャンネル系ではその出力側において各伝播路の信号が混合される。  As shown in FIG. 1a, in the multi-channel system, the signals of the respective propagation paths are mixed on the output side.

このようなマルチチャンネル系を同定するための同定装置が、従来より提案されている。このような同定装置は、例えば、マルチチャンネル能動騒音制御やステレオエコーキャンセラに適用される。  An identification apparatus for identifying such a multi-channel system has been conventionally proposed. Such an identification apparatus is applied to, for example, multi-channel active noise control and stereo echo canceller.

マルチチャンネルシステム同定装置はマルチチャンネル系の個々の伝搬路を同定する。マルチチャンネルシステム同定装置がマルチチャンネル系の個々の伝播路を同定する際には、他の伝播路からの信号が外乱として作用する。この外乱は、同定の精度を低下させる。また、入力信号X と入力信号X の間に相関がある場合、この相関が、同定装置の同定性能を劣化させる。The multi-channel system identification device identifies individual propagation paths of the multi-channel system. When the multichannel system identification device identifies individual propagation paths of the multichannel system, signals from other propagation paths act as disturbances. This disturbance reduces the accuracy of identification. In addition, when there is a correlation between the input signal X 1 j and the input signal X 2 j , this correlation degrades the identification performance of the identification device.

本願発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、マルチチャンネル系に外乱信号が混入する場合でも高い精度でマルチチャンネル系を同定することができるマルチチャンネルシステム同定装置を提供すること、および、各伝播路に入力される入力信号間に相関がある場合にも同定性能が劣化しないようなマルチチャンネルシステム同定装置を提供することを目的とする。  The present invention has been made in view of the above problems, and provides a multichannel system identification apparatus that can identify a multichannel system with high accuracy even when a disturbance signal is mixed in the multichannel system, and Another object of the present invention is to provide a multi-channel system identification apparatus that does not deteriorate the identification performance even when there is a correlation between input signals input to the respective propagation paths.

上記課題を解決するために、この出願発明に係るマルチチャンネルシステム同定装置は、複数の入力チャンネルと複数の出力チャンネルとを有するマルチチャンネル系を同定する、マルチチャンネルシステム同定装置であって、該マルチチャンネル系の入力チャンネルと出力チャンネルとに接続することができる接続部と、該マルチチャンネル系の各入力チャンネルから各出力チャンネルに至るインパルス応答をそれぞれ模擬する係数更新可能なFIRフィルタと、該接続部から取得した信号に基づいて同定誤差が最小となるように第1適応アルゴリズムによって該FIRフィルタの係数を更新する係数更新部とを備え、該第1適応アルゴリズムにおいて、n番目の入力チャンネルからm番目の出力チャンネル至る時刻j+1におけるFIRフィルタの係数ベクトルHnm j+1が、時刻jにおける係数ベクトルHnm に更新ベクトルを加算することによって作成され、該更新ベクトルは、分子ベクトルを正規化分母で除し、ステップサイズを乗ずることによって作成され、該分子ベクトルは、第2ベクトルに、m番目の出力チャンネルにおける同定誤差E を乗ずることによって、作成され、該正規化分母は、第1ベクトルと第2ベクトルとの内積の、入力チャンネルについての累積加算値に基づいて定められ、該第1ベクトルは、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX であり、該第2ベクトルは、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX に基づいて定められるベクトルである。In order to solve the above problems, a multi-channel system identification device according to the present invention is a multi-channel system identification device for identifying a multi-channel system having a plurality of input channels and a plurality of output channels, A connection unit that can be connected to an input channel and an output channel of a channel system, an FIR filter that can update coefficients that simulate an impulse response from each input channel to each output channel of the multi-channel system, and the connection unit A coefficient updating unit that updates the coefficient of the FIR filter by a first adaptive algorithm so that the identification error is minimized based on the signal acquired from the first adaptive algorithm, and the mth from the nth input channel in the first adaptive algorithm FIR at time j + 1 leading to the output channel of Coefficient vector H nm j + 1 of the filter is created by adding the update vector to the coefficient vector H nm j at time j, the update vector is made by dividing the molecular vector normalized denominator, multiplying the step size And the numerator vector is created by multiplying the second vector by the identification error E m j in the m th output channel, and the normalized denominator is the input of the inner product of the first vector and the second vector The first vector is an input signal vector X n j for each input channel, and the second vector is based on the input signal vector X n j for each input channel. It is a defined vector.

上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、該正規化分母が該累積加算値であってもよい。  In the above multichannel system identification device, the normalized denominator may be the cumulative added value.

また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、該第1適応アルゴリズムが、ブロック実行型の適応アルゴリズムに修正されたものであってもよい。  In the above multi-channel system identification device, the first adaptive algorithm may be modified to a block execution type adaptive algorithm.

また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、該正規化分母が所定値に達するまでブロック長が延長され、該正規化分母が該所定値に達したときに該係数ベクトルHnm が更新されるようにしてもよい。In the multi-channel system identification device, the block length is extended until the normalized denominator reaches a predetermined value, and the coefficient vector H nm j is updated when the normalized denominator reaches the predetermined value. It may be.

また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、該第2ベクトルが、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX であってもよい。In the multi-channel system identification device, the second vector may be an input signal vector X n j of each input channel.

また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、該第2ベクトルは、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX を、他の入力チャンネルの入力信号ベクトルとの相互相関成分が少なくなるように修正することによって得られるベクトルX’ であってもよい。In the above multi-channel system identification device, the second vector is obtained by correcting the input signal vector X n j of each input channel so that the cross-correlation component with the input signal vector of the other input channel is reduced. The resulting vector X ′ n j may be used.

また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、該第2ベクトルが、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX を、相関低減係数rを用いた次の式(1)に従って修正することによって得られるベクトルX’ であってもよい。In the above multichannel system identification apparatus, the second vector is a vector X obtained by correcting the input signal vector X n j of each input channel according to the following equation (1) using the correlation reduction coefficient r. It may be ' n j .

Figure 0004663630
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また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、相関低減係数rがr(O)からr(T)まで用意され、該第2ベクトルが、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX を、相関低減係数r(t)を用いた次の式(2)に従って修正することによって得られるベクトルX’ であってもよい。In the above multi-channel system identification apparatus, the correlation reduction coefficient r is prepared from r (O) to r (T), and the second vector is the input signal vector X n j of each input channel and the correlation reduction coefficient r. It may be a vector X ′ n j obtained by correcting according to the following equation (2) using (t).

Figure 0004663630
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また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、相関低減係数rが第2適応アルゴリズムによって更新され、該第2適応アルゴリズムにおいて、参照信号として各入力チャンネルの入力信号ベクトルX が用いられ、X’ が最小化されるように、相関低減係数rが更新されるようにしてもよい。In the multi-channel system identification device, the correlation reduction coefficient r is updated by the second adaptive algorithm, and the input signal vector X n j of each input channel is used as a reference signal in the second adaptive algorithm, and X ′ n The correlation reduction coefficient r may be updated so that j is minimized.

また、本願発明のもうひとつのマルチチャンネルシステム同定装置は、複数の入力チャンネルと複数の出力チャンネルとを有するマルチチャンネル系を同定する、マルチチャンネルシステム同定装置であって、該マルチチャンネル系の入力チャンネルと出力チャンネルとに接続することができる接続部と、該マルチチャンネル系の各入力チャンネルから各出力チャンネルに至るインパルス応答をそれぞれ模擬する係数更新可能なFIRフィルタと、該接続部から取得した信号に基づいて同定誤差が最小となるように第1適応アルゴリズムによって該FIRフィルタの係数を更新する係数更新部とを備え、該第1適応アルゴリズムにおいて、n番目の入力チャンネルからm番目の出力チャンネル至る時刻j+1におけるFIRフィルタの係数ベクトルHnm j+1が、時刻jにおける係数ベクトルHnm に更新ベクトルを加算することによって作成され、該更新ベクトルは、分子ベクトルを正規化分母で除し、ステップサイズを乗ずることによって作成され、該分子ベクトルは、第2ベクトルに、m番目の出力チャンネルにおける同定誤差E を乗ずることによって、作成され、該正規化分母は、第1ベクトルと第2ベクトルとの内積であり、該第1ベクトルは、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX であり、該第2ベクトルは、相関低減係数rを用いた次の式(3)に従い、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX 他の入力チャンネルの入力信号ベクトルとの相互相関成分が少なくなるように修正することによって得られるベクトルX’ であり、該相関低減係数rが第2適応アルゴリズムによって更新され、該第2適応アルゴリズムにおいて、参照信号として各入力チャンネルの入力信号ベクトルX が用いられ、該式(3)式のX’ が最小化されるように、該相関低減係数rが更新される。Another multi-channel system identification apparatus of the present invention is a multi-channel system identification apparatus for identifying a multi-channel system having a plurality of input channels and a plurality of output channels, the multi-channel system input channel. A connection unit that can be connected to the output channel, an FIR filter that can update the coefficient that simulates an impulse response from each input channel of the multi-channel system to each output channel, and a signal acquired from the connection unit And a coefficient updating unit that updates the coefficient of the FIR filter by a first adaptive algorithm so that the identification error is minimized based on the time from the nth input channel to the mth output channel in the first adaptive algorithm. The coefficient vector of the FIR filter at j + 1 Torr H nm j + 1 is created by adding the update vector to the coefficient vector H nm j at time j, the update vector, a molecular vector divided by the normalization denominator is created by multiplying the step size, the The numerator vector is created by multiplying the second vector by the identification error E m j in the mth output channel, and the normalized denominator is the inner product of the first vector and the second vector, The vector is the input signal vector X n j of each input channel, and the second vector is the other input of the input signal vector X n j of each input channel according to the following equation (3) using the correlation reduction coefficient r: is a vector X 'n j obtained by modifying such a cross-correlation component of the input signal vector of the channel is reduced, the correlation low Coefficient r is updated by the second adaptive algorithm, the second adaptive algorithm, the input signal vector X n j of each input channel is used as a reference signal, the formula (3) formula X 'n j is minimized Thus, the correlation reduction coefficient r is updated.

Figure 0004663630
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上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、ρをステップサイズとしたとき、時刻jにおける相関低減係数rが、次の式(4)で示される第2適応アルゴリズムに従って、時刻j+1における相関低減係数rj+1に更新されるようにしてもよい。In the above multi-channel system identification device, when ρ is a step size, the correlation reduction coefficient r j at time j is determined according to the second adaptive algorithm expressed by the following equation (4) as the correlation reduction coefficient r j + 1 at time j + 1. It may be updated to.

Figure 0004663630
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また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、ρをステップサイズとしたとき、時刻jにおける相関低減係数rが、次の式(5)で示される第2適応アルゴリズムに従って、時刻j+1における相関低減係数rj+1に更新されるようにしてもよい。In the above multi-channel system identification device, when ρ is a step size, the correlation reduction coefficient r j at time j is the correlation reduction coefficient r at time j + 1 according to the second adaptive algorithm expressed by the following equation (5). It may be updated to j + 1 .

Figure 0004663630
Figure 0004663630

また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、該第2適応アルゴリズムがブロック実行型に修正されたものであってもよい。  In the above multi-channel system identification device, the second adaptive algorithm may be modified to a block execution type.

また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、該正規化分母が所定値に達するまでブロック長が延長され、該正規化分母が該所定値に達したときに相関低減係数rが更新されるようにしてもよい。  In the above multi-channel system identification device, the block length is extended until the normalized denominator reaches a predetermined value, and the correlation reduction coefficient r is updated when the normalized denominator reaches the predetermined value. Also good.

また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、ρをステップサイズとしたとき、時刻jにおける相関低減係数rが、次の式(6)で示される第2適応アルゴリズムに従って、時刻j+1における相関低減係数rj+1に更新されるようにしてもよい。In the above multi-channel system identification apparatus, when ρ is a step size, the correlation reduction coefficient r j at time j is the correlation reduction coefficient r at time j + 1 according to the second adaptive algorithm expressed by the following equation (6). It may be updated to j + 1 .

Figure 0004663630
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また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、該第2適応アルゴリズムがブロック実行型に修正されたものであってもよい。  In the above multi-channel system identification device, the second adaptive algorithm may be modified to a block execution type.

また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、該第2ベクトルが、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX を、自己相関成分が少なくなるように修正し、かつ、他の入力チャンネルの入力信号ベクトルとの相互相関成分が少なくなるようにさらに修正することによって得られるベクトルであってもよい。In the above multi-channel system identification apparatus, the second vector corrects the input signal vector X n j of each input channel so that the autocorrelation component is reduced, and the input signal vectors of other input channels May be a vector obtained by further correcting so that the cross-correlation component of.

また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、該第2ベクトルは、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX が自己相関成分が少なくなるように相関低減係数cを用いた次の式(7)に従って第1修正ベクトルに修正され、さらに、他の入力チャンネルとの相互相関成分が少なくなるように相関低減係数rを用いた次の式(8)に従って修正されたベクトルであり、相関低減係数cが第3適応アルゴリズムによって更新され、該第3適応アルゴリズムにおいて、式(7)中の第1修正ベクトルX’n が最小化されるように相関低減係数cが更新され、相関低減係数rが第4適応アルゴリズムによって更新され、該第4適応アルゴリズムにおいて、式(8)中のベクトルD が最小化されるように相関低減係数rが更新されるようにしてもよい。In the above multi-channel system identification apparatus, the second vector is obtained by the following equation (7) using the correlation reduction coefficient c so that the input signal vector X n j of each input channel has a small autocorrelation component. The vector is corrected to one correction vector and further corrected according to the following equation (8) using the correlation reduction coefficient r so that the cross-correlation component with other input channels is reduced. updated by 3 adaptive algorithm, the third adaptive algorithm, the first correction vector X 'n j in the formula (7) is correlated reduction factor c is updated to be minimized, the correlation reduction factor r is 4 Updated by the adaptive algorithm, and in the fourth adaptive algorithm, the correlation reduction coefficient r is updated so that the vector D n j in equation (8) is minimized. You may make it do.

Figure 0004663630
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Figure 0004663630
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また上記のマルチチャンネルシステム同定装置において、時刻jにおける相関低減係数cが、次の式(9)に従って、時刻j+1における相関低減係数cj+1に更新され、時刻jにおける相関低減係数rが、次の式(10)に従って、時刻j+1における相関低減係数rj+1に更新されるようにしてもよい。In the above multichannel system identification device, the correlation reduction coefficient c j at time j is updated to the correlation reduction coefficient c j + 1 at time j + 1 according to the following equation (9), and the correlation reduction coefficient r j at time j is The correlation reduction coefficient r j + 1 at time j + 1 may be updated according to the following equation (10).

Figure 0004663630
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本願発明によれば、マルチチャンネル系に外乱信号が混入する場合でも高い精度でマルチチャンネル系を同定することができる。また、各伝播路に入力される入力信号間に相関がある場合にも同定性能が劣化しない。  According to the present invention, even when a disturbance signal is mixed in the multichannel system, the multichannel system can be identified with high accuracy. Further, the identification performance does not deteriorate even when there is a correlation between the input signals input to each propagation path.

図1aは、チャネル数が2であるマルチチャネルシステムの概略構成図である。FIG. 1 a is a schematic configuration diagram of a multi-channel system having two channels. 図1bは、チャネル数が2であるマルチチャネルシステムと、このマルチチャンネルシステムを同定するマルチチャンネル同定想定の概略構成図である。FIG. 1 b is a schematic configuration diagram of a multi-channel system having two channels and a multi-channel identification assumption for identifying the multi-channel system. 図2は、収束条件の検証を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating verification of the convergence condition. 図3は、従来法(NLMS法)との性能比較を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a performance comparison with the conventional method (NLMS method). 図4は、相関低減法におるr 21の収束変化を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a convergence change of r j 21 in the correlation reduction method. 図5は、同定誤差の発散の様子を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing how the identification error diverges. 図6は、rin 更新アルゴリズム改善後の同定誤差の様子を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a state of an identification error after the r in j update algorithm is improved. 図7は、H11 〜H41 の収束の様子を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating how H 11 j to H 41 j converge. 図8は、図7の初期部分を拡大して示す図である。FIG. 8 is an enlarged view of the initial portion of FIG. 図9は、相関低減係数の収束特性を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the convergence characteristics of the correlation reduction coefficient. 図10は、H11 の収束の様子(有色雑音の場合)を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a state of convergence of H 11 j (in the case of colored noise). 図11は、シミュレーション結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a simulation result.

以下、図面を参照しつつ、本願発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
本願発明のマルチチャンネルシステム同定装置が適用されるマルチチャンネル系は、複数の入力チャンネルと複数の出力チャンネルとを有するような任意の系に対して適用することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
The multi-channel system to which the multi-channel system identification device of the present invention is applied can be applied to any system having a plurality of input channels and a plurality of output channels.

例えば、入力チャンネル数が2のマルチチャンネル系にも適用可能であるし、入力チャンネル数が3以上のマルチチャンネル系にも適用可能である。また、出力チャンネル数が2のマルチチャンネル系にも適用可能であるし、出力チャンネル数が3以上のマルチチャンネル系にも適用可能である。さらに、入力チャンネル数が出力チャンネル数と同じであるようなマルチチャンネル系にも適用可能であるし、入力チャンネル数が出力チャンネル数と異なるようなマルチチャンネル系にも適用可能である。  For example, the present invention can be applied to a multi-channel system having two input channels, and can also be applied to a multi-channel system having three or more input channels. Further, the present invention can be applied to a multi-channel system having two output channels, and can also be applied to a multi-channel system having three or more output channels. Further, the present invention can be applied to a multi-channel system in which the number of input channels is the same as the number of output channels, and can also be applied to a multi-channel system in which the number of input channels is different from the number of output channels.

図1a、図1bでは、理解の容易化のために、マルチチャンネル系のなかでも、その構造が最も簡単な、2の入力チャンネルと2の出力チャンネルとを有するマルチチャンネル系を示している。  For ease of understanding, FIGS. 1a and 1b show a multi-channel system having two input channels and two output channels, the simplest of the structures among the multi-channel systems.

前述したとおり、図1aはマルチチャンネル系(マルチチャンネルシステム)のモデル図である。マルチチャンネル系は未知系である。  As described above, FIG. 1a is a model diagram of a multi-channel system (multi-channel system). A multi-channel system is an unknown system.

このマルチチャンネル系の入力チャンネル数Nは2である。また、その出力チャンネル数Mは2である。  The number N of input channels in this multichannel system is two. The number M of output channels is two.

ここでは、入力側のチャンネル番号を「n」で示し(n=1,2,・・・,N)、出力側のチャンネル番号を「m」で示す(m=1,2,・・・,M)。例えば、マルチチャンネル系のn番目の入力チャンネルに入力される入力信号(入力信号ベクトル)をX で示し、m番目の出力チャンネルに出力される出力信号(出力信号ベクトル)をY で示す。なお、「j」は時刻を表すサンプルタイムインデックスである。Here, the channel number on the input side is indicated by “n” (n = 1, 2,..., N), and the channel number on the output side is indicated by “m” (m = 1, 2,... M). For example, an input signal (input signal vector) input to the nth input channel of the multichannel system is denoted by X n j , and an output signal (output signal vector) output to the mth output channel is denoted by Y m j . Show. “J” is a sample time index representing the time.

マルチチャンネル系は、入力チャンネルn(n=1,2)から出力チャンネルm(m=1,2)に至る4の伝搬路Rnm(R11,R12,R21,R22)と、加算器11,12,13,14等によってモデル化されている。In the multi-channel system, four propagation paths R nm (R 11 , R 12 , R 21 , R 22 ) from the input channel n (n = 1, 2) to the output channel m (m = 1, 2) and addition Modeled by devices 11, 12, 13, 14, etc.

図1aにおいて、X はマルチチャンネル系の1番目の入力チャンネルに入力される入力信号、X は2番目の入力チャンネルに入力される入力信号、Y はマルチチャンネル系の1番目の出力チャンネルに出力される出力信号、Y は2番目の出力チャンネルに出力される出力信号、N は1番目の出力チャンネルに混入される外乱信号、N は2番目の出力チャンネルに混入される外乱信号である。In FIG. 1a, X 1 j is an input signal input to the first input channel of the multi-channel system, X 2 j is an input signal input to the second input channel, and Y 1 j is the first signal of the multi-channel system. Output signal output to the output channel, Y 2 j is the output signal output to the second output channel, N 1 j is a disturbance signal mixed in the first output channel, and N 2 j is the second output. This is a disturbance signal mixed in the channel.

11は1番目の入力チャンネルから1番目の出力チャンネルまでの伝播路R11のインパルス応答、h12は1番目の入力チャンネルから2番目の出力チャンネルまでの伝播路R12のインパルス応答、h22は2番目の入力チャンネルから2番目の出力チャンネルまでの伝播路R22のインパルス応答、h21は2番目の入力チャンネルから1番目の出力チャンネルまでの伝播路R21のインパルス応答である。h 11 is the impulse response of the propagation path R 11 to the first output channel from the first input channel, h 12 is the impulse response of the propagation path R 12 from the first input channel to the second output channel, h 22 Is the impulse response of the propagation path R 22 from the second input channel to the second output channel, and h 21 is the impulse response of the propagation path R 21 from the second input channel to the first output channel.

入力チャンネル1の入力信号X は、伝搬路R11と伝搬路R12とに入力される。入力チャンネル2の入力信号X は、伝搬路R22と伝搬路R21とに入力される。The input signal X 1 j of the input channel 1 is input to the propagation path R 11 and the propagation path R 12 . The input signal X 2 j of the input channel 2 is input to the propagation path R 22 and the propagation path R 21 .

伝搬路R11の出力信号と伝搬路R21の出力信号は、加算器11で混合される。伝搬路R12の出力信号と伝搬路R22の出力信号は、加算器12で混合される。The output signal of the propagation path R 11 and the output signal of the propagation path R 21 are mixed by the adder 11. The output signal of the propagation path R 12 and the output signal of the propagation path R 22 are mixed by the adder 12.

加算器11の出力信号には、出力チャンネル1におけるノイズ信号N が、加算器13において混入される。加算器12の出力信号には、出力チャンネル2におけるノイズ信号N が、加算器14において混入される。In the output signal of the adder 11, the noise signal N 1 j in the output channel 1 is mixed in the adder 13. The output signal of the adder 12 is mixed with the noise signal N 2 j in the output channel 2 in the adder 14.

そして、加算器13の出力信号が、マルチチャンネル系の出力チャンネル1の出力信号Y として出力される。また、加算器14の出力信号が、マルチチャンネル系の出力チャンネル2の出力信号Y として出力される。Then, the output signal of the adder 13 is output as the output signal Y 1 j of the output channel 1 of the multichannel system. The output signal of the adder 14 is output as the output signal Y 2 j of the output channel 2 of the multichannel system.

図1bは、マルチチャンネル系S0とマルチチャンネルシステム同定装置Wとを示すブロック図である。  FIG. 1b is a block diagram showing the multi-channel system S0 and the multi-channel system identification device W.

マルチチャンネルシステム同定装置Wは、未知系たるマルチチャンネル系S0を同定するために、マルチチャンネル系S0に接続されている。  The multi-channel system identification device W is connected to the multi-channel system S0 in order to identify the multi-channel system S0 that is an unknown system.

マルチチャンネルシステム同定装置Wは、マルチチャンネル系S0の入力チャンネルと出力チャンネルとに接続されている。  The multi-channel system identification device W is connected to the input channel and the output channel of the multi-channel system S0.

マルチチャンネルシステム同定装置Wは、マルチチャンネル系S0の入力チャンネルの入力信号を参照信号として入力している。また、マルチチャンネルシステム同定装置Wは、マルチチャンネル系S0の出力チャンネルの出力信号も入力している。  The multi-channel system identification device W inputs an input signal of an input channel of the multi-channel system S0 as a reference signal. The multi-channel system identification device W also receives an output signal of the output channel of the multi-channel system S0.

例えば、マルチチャンネル系S0の入出力チャンネルの信号が電気信号である場合は、マルチチャンネルシステム同定装置Wは電気信号入力端子を接続部として用いることによって、マルチチャンネル系S0の入出力チャンネルの電気信号を入力することができる。  For example, when the signal of the input / output channel of the multi-channel system S0 is an electrical signal, the multi-channel system identification device W uses the electrical signal input terminal as a connection portion, thereby the electrical signal of the input / output channel of the multi-channel system S0. Can be entered.

また、例えば、マルチチャンネル系S0の入出力チャンネルの信号が音響信号である場合は、マルチチャンネルシステム同定装置Wはマイクロホンを接続部として用いることによって、マルチチャンネル系S0の入出力チャンネルの音響信号を入力することができる。  For example, when the signal of the input / output channel of the multi-channel system S0 is an acoustic signal, the multi-channel system identification device W uses the microphone as a connection unit to thereby output the acoustic signal of the input / output channel of the multi-channel system S0. Can be entered.

マルチチャンネルシステム同定装置Wは、入力したこれら信号を信号ベクトルとして扱って演算する。(以下では、信号ベクトルを単に信号と呼ぶことがある。)
マルチチャンネルシステム同定装置Wは、模擬系S1と係数更新部Cと減算部15,16とを有する。
The multi-channel system identification device W calculates the input signals as signal vectors. (Hereinafter, the signal vector may be simply called a signal.)
The multi-channel system identification device W includes a simulation system S1, a coefficient update unit C, and subtraction units 15 and 16.

模擬系S1はマルチチャンネル系S0を模擬する系である。よって、模擬系S1の入力チャンネル数は、マルチチャンネル系S0と同じである。また、模擬系S1の出力チャンネル数も、マルチチャンネル系S0と同じである。  The simulation system S1 is a system that simulates the multi-channel system S0. Therefore, the number of input channels of the simulation system S1 is the same as that of the multichannel system S0. The number of output channels of the simulation system S1 is also the same as that of the multichannel system S0.

模擬系S1は、入力チャンネルn(n=1,2)から出力チャンネルm(m=1,2)に至る4のFIR型のフィルタFnm(F11,F12,F21,F22)と、加算器17,18等によって構成される。「Hnm」は、フィルタFnmの係数(係数ベクトル)である。The simulation system S1 includes four FIR type filters F nm (F 11 , F 12 , F 21 , F 22 ) from the input channel n (n = 1, 2) to the output channel m (m = 1, 2). , And adders 17, 18 and the like. “H nm ” is a coefficient (coefficient vector) of the filter F nm .

入力信号X は、フィルタF11とフィルタF12とに入力される。入力信号X は、フィルタF22とフィルタF21とに入力される。フィルタF11の出力信号とフィルタF21の出力信号は、加算器17で混合される。フィルタF12の出力信号とフィルタF22の出力信号は、加算器18で混合される。The input signal X 1 j is input to the filter F 11 and the filter F 12 . The input signal X 2 j is input to the filter F 22 and the filter F 21 . The output signal of the filter F 11 and the output signal of the filter F 21 are mixed by the adder 17. The output signal of the filter F 12 and the output signal of the filter F 22 are mixed by the adder 18.

そして、減算器15において、マルチチャンネル系の出力信号Y から加算器17の出力信号Q が差し引かれることによって、1番目の出力チャンネルの同定誤差信号(推定誤差信号)E が生成される。Then, the subtracter 15 subtracts the output signal Q 1 j of the adder 17 from the multi-channel output signal Y 1 j , whereby an identification error signal (estimated error signal) E 1 j of the first output channel is obtained. Generated.

また、減算器16において、マルチチャンネル系の出力信号Y から加算器18の出力信号Q が差し引かれることによって、2番目の出力チャンネルの同定誤差信号(推定誤差信号)E が生成される。Further, the subtracter 16 subtracts the output signal Q 2 j of the adder 18 from the multi-channel output signal Y 2 j , whereby the identification error signal (estimated error signal) E 2 j of the second output channel is obtained. Generated.

係数更新部Cには、入力信号X ,入力信号X ,同定誤差信号E ,同定誤差信号E が入力される。係数更新部Cは、これら信号を使って演算を行い、その演算結果に基づいてフィルタFnmの係数Hnmを更新する。The coefficient update unit C receives an input signal X 1 j , an input signal X 2 j , an identification error signal E 1 j , and an identification error signal E 2 j . The coefficient updating unit C performs calculation using these signals, and updates the coefficient H nm of the filter F nm based on the calculation result.

係数更新部Cは、適応アルゴリズムを用いて、同定誤差信号E が0に近づくように、フィルタFnm係数Hnmを更新する。このようにして、係数Hnmがインパルス応答hnmに同定されてゆく。The coefficient updating unit C updates the filter F nm coefficient H nm so that the identification error signal E m j approaches 0 using an adaptive algorithm. In this way, the coefficient H nm is identified as the impulse response h nm .

以上、図1a,図1bを参照しつつ、マルチチャンネル系S0と、マルチチャンネルシステム同定装置Wとの概略的な構成を説明した。  The schematic configuration of the multichannel system S0 and the multichannel system identification apparatus W has been described above with reference to FIGS. 1a and 1b.

上述したようなマルチチャネル同定装置においては、個々の伝播路を同定する際に、他の伝播路からの信号が外乱となることが問題となる。この外乱は当然ながらシステム同定の精度を低下させる。したがって、マルチチャネルシステムにおいては、全伝播路に対する同定誤差が同時に減少することが収束の条件となる。  In the multi-channel identification apparatus as described above, when identifying individual propagation paths, there is a problem that signals from other propagation paths become disturbances. This disturbance naturally reduces the accuracy of system identification. Therefore, in the multi-channel system, the convergence condition is that the identification errors for all the propagation paths simultaneously decrease.

説明を簡単にするため、外乱(図1a,図1bに示すN やN )を無視し、システムを構成する入力チャネル数をNとして、その出力チャネルの一つ、例えばチャネルmに集まるN個の未知経路に並列接続される適応フィルタの係数Hnm (n=1,2,・・・,N)を、次の式(1−1)で示される学習同定法によって更新するとする。To simplify the explanation, the disturbance (N 1 j and N 2 j shown in FIGS. 1a and 1b) is ignored, the number of input channels constituting the system is N, and one of the output channels, for example, channel m is assigned. When the coefficients H nm j (n = 1, 2,..., N) of the adaptive filters connected in parallel to the N unknown paths gathered are updated by the learning identification method represented by the following equation (1-1): To do.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

ここで、μはステップサイズ、X は時刻jにおいて入力チャネルnに印加される参照信号ベクトル、E は出力チャネルmにおける同定誤差でWhere μ is the step size, X n j is the reference signal vector applied to the input channel n at time j, and E m j is the identification error in the output channel m.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

である。また、hnmはチャネルnからmへ回り込む未知経路のインパルス応答である。It is. H nm is an impulse response of an unknown path that goes from channel n to m.

このように適応アルゴリズムとして学習同定法を用いる場合、その未知経路nmに関して生じる同定誤差は  Thus, when using the learning identification method as an adaptive algorithm, the identification error that occurs for the unknown path nm is

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と表される。さらに、この同定誤差の収束は、通常、2乗誤差について論じられる。2乗誤差を表すと、It is expressed. Furthermore, the convergence of this identification error is usually discussed for the square error. Expressing the square error,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と書ける。この結果から、右辺第2項と第3項の和が負となるときにチャネルnからmに至る未知経路の同定に関して誤差が発散しないと分かる。Can be written. From this result, it can be seen that when the sum of the second term and the third term on the right side is negative, the error does not diverge regarding the identification of the unknown path from channel n to m.

この式(1−4)は、チャネルnからmに至る未知経路の同定に関する誤差の推移を表している。しかし、そのチャネルmに回り込む未知経路は実際にはN本ある。マルチチャネルシステム同定においては、その誤差が全未知経路について増加しないことが求められる。その条件は係数H1m ,H2m ,・・・,HNm に生じる同定誤差の2乗和が減少傾向にあるときに満たされる。すなわち、マルチチャネルシステムにおいて誤差が発散しない条件はThis expression (1-4) represents a transition of an error related to identification of an unknown path from channels n to m. However, there are actually N unknown paths that wrap around the channel m. In multi-channel system identification, it is required that the error does not increase for all unknown paths. This condition is satisfied when the sum of squares of identification errors occurring in the coefficients H 1m j , H 2m j ,..., H Nm j tends to decrease. In other words, the condition that the error does not diverge

Figure 0004663630
Figure 0004663630

においてIn

Figure 0004663630
Figure 0004663630

となるときであると定式化される。しかし、この結果は設計条件としては使い難い。可能ならば、その条件はステップサイズの範囲として与えることが望ましい。It is formulated to be when. However, this result is difficult to use as a design condition. If possible, the condition should be given as a step size range.

従来は、この条件をステップサイズの範囲として定式化するために、
(a)参照信号のパワーが全て等しい場合
(b)参照信号のパワーが異なる場合
とに分けて、そのそれぞれについて条件を定式化していた(例えば、「藤井健作,前田大輝,棟安実治,“マルチチャネルシステム同定アルゴリズムにおける収束条件に関する検討,”2002春季日本音響学会講演論文集,3−4−18,pp.637−638(2002−03)」参照。以下、この文献を「文献1」という)。
Traditionally, to formulate this condition as a step size range,
(A) When the reference signal powers are all equal (b) When the reference signal powers are different, the conditions were formulated for each of them (for example, “Kensaku Fujii, Daiki Maeda, Meiji Muneyasu,“ See Convergence conditions in multi-channel system identification algorithm, "2002 Spring Acoustical Society of Japan Proceedings, 3-4-18, pp. 637-638 (2002-03)". ).

その条件は、前者では全参照信号のパワーが等しく、  The condition is that the power of all reference signals is equal in the former,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と近似できるとして導かれている。この場合、式(1−6)の左辺はまずAnd can be approximated. In this case, the left side of equation (1-6)

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と変形される。さらに、式(1−2)からAnd transformed. Furthermore, from formula (1-2)

Figure 0004663630
Figure 0004663630

が成り立つので、式(1−8)はTherefore, the formula (1-8) is

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と整理される。加えてAre arranged. in addition

Figure 0004663630
Figure 0004663630

であることから、これを式(1−10)に適用することでTherefore, by applying this to formula (1-10)

Figure 0004663630
Figure 0004663630

が得られる。すなわち、参照信号のパワーが全て等しい場合において同定誤差が発散しない条件はμ>0を適用することで最終的にIs obtained. That is, the condition that the identification error does not diverge when the powers of the reference signals are all equal is finally obtained by applying μ> 0.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と得られる。And obtained.

問題は、実システムにおいて参照信号のパワーは全チャネルで異なることが十分に想定されることである。したがって、上記(a)の条件が適用できる範囲は狭い。  The problem is that in a real system it is fully assumed that the power of the reference signal is different for all channels. Therefore, the range in which the condition (a) can be applied is narrow.

そこで、より一般的な場合にも適用できるように、参照信号のパワーはチャネルごとに異なる場合として上記(b)が導かれた。この場合、仮想的な参照信号X が導入され、そのパワーを基準として各参照信号のパワーがP倍になるとして導かれる。すなわち、Therefore, the above (b) is derived as a case where the power of the reference signal is different for each channel so that it can be applied to a more general case. In this case, a virtual reference signal X 0 j is introduced, and it is derived that the power of each reference signal becomes P n times with respect to the power. That is,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

が成り立つものとすれば、同定誤差が発散しない条件は式(1−6)にX >0を適用してAssuming that the identification error does not diverge, apply X 0 j T X 0 j > 0 to Equation (1-6).

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と得られる。And obtained.

一方、同定誤差の収束値は、適応アルゴリズムを学習同定法とした場合、外乱と参照信号のパワー比とステップサイズの関数として定式化されている。このことは、参照信号のパワーがチャネルごとに異なる場合においてステップサイズを同一とすれば同定誤差の収束値は未知経路ごとに異なることを意味する。通常、同定誤差の収束値は全未知経路に対して同一となるように設計されると考えるのが妥当である。上記(b)は、その条件の下に誤差が発散しないステップサイズの範囲が導かれている。  On the other hand, the convergence value of the identification error is formulated as a function of the disturbance, the power ratio of the reference signal, and the step size when the adaptive algorithm is the learning identification method. This means that if the step signal is the same when the power of the reference signal is different for each channel, the convergence value of the identification error is different for each unknown path. Normally, it is reasonable to think that the convergence value of the identification error is designed to be the same for all unknown paths. In the above (b), a step size range in which the error does not diverge under the condition is derived.

それは、同定誤差に最大3dBの差が生じることを許容して  It allows identification errors to vary up to 3 dB

Figure 0004663630
Figure 0004663630

となる近似をおいて行われる。この場合、参照信号X に適用するステップサイズμを基準として各ステップサイズをIs performed with an approximation such that In this case, each step size is determined based on the step size μ 0 applied to the reference signal X 0 j.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と与えることで同定誤差はほぼ同じ値に収束することとなる。さらに、この関係から同定誤差が発散しない条件は式(1−15)を構成するステップサイズμをμと置き換えて累積和内に移すことによってThe identification error converges to almost the same value. Furthermore, the condition that the identification error does not diverge from this relationship is that the step size μ constituting the equation (1-15) is replaced with μ n and moved to the cumulative sum.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

が負になるときとして定式化できる。すなわち、上式からCan be formulated as when becomes negative. That is, from the above formula

Figure 0004663630
Figure 0004663630

であり、μ>0であることからAnd since μ 0 > 0

Figure 0004663630
Figure 0004663630

あるいはOr

Figure 0004663630
Figure 0004663630

が誤差が発散しない条件として得られる。ここで、全ての参照信号のパワーが等しい場合はP=1,μ=μとなることから、式(1−21)は式(1−13)に一致する。Is obtained as a condition that the error does not diverge. Here, when the powers of all the reference signals are equal, P n = 1 and μ n = μ 0, and therefore, the expression (1-21) matches the expression (1-13).

この(b)の場合における条件として導かれた式(1−21)から、システムを安定動作させるためには参照信号のパワーによってステップサイズを制御する必要があること、さらに、この式(1−21)の導出過程から、そのステップサイズもチャネルごとに個別に制御する必要があり、左右のチャネルで激しく変動するステレオエコーキャンセラのようなシステムには適用が困難であることがわかる。  From equation (1-21) derived as a condition in the case of (b), it is necessary to control the step size by the power of the reference signal in order to operate the system stably. From the derivation process of 21), it is necessary to individually control the step size for each channel, and it can be seen that it is difficult to apply to a system such as a stereo echo canceller that fluctuates severely in the left and right channels.

この課題を解決するため、上記(a)と(b)の場合における条件導出の元となった式を見直す。すなわち、  In order to solve this problem, the formulas from which the conditions are derived in the cases (a) and (b) above are reviewed. That is,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

において条件の導出が(a)と(b)に分けられた理由は、参照信号のパワーに対応する「X 」がチャネルごとに異なる点にある。式(1−22)の分母に与える「X 」が全チャネルに共通となるようにすれば、このような場合分けは不要となる。本発明では、その共通化を適応アルゴリズムの修正によって行うことを考える。すなわち、学習同定法をThe reason why the derivation of the conditions is divided into (a) and (b) is that “X n j T X n j ” corresponding to the power of the reference signal is different for each channel. If “X n j T X n j ” given to the denominator of Expression (1-22) is made common to all channels, such a case division becomes unnecessary. In the present invention, it is considered that the sharing is performed by modifying the adaptive algorithm. In other words, the learning identification method

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と変形するのである。It is transformed.

式(1−23)において、「E 」は分子ベクトルに相当し、「X 」は第1ベクトルと第2ベクトルに相当する。In Expression (1-23), “E m j X n j ” corresponds to a molecular vector, and “X n j ” corresponds to a first vector and a second vector.

この場合、未知経路nmに関して生じる同定誤差は  In this case, the identification error that occurs for the unknown path nm is

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と書き換えられる。さらに、この2乗誤差はIt can be rewritten as Furthermore, this square error is

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と書ける。ここで、「Σn=1 」は全チャネルに共通しているので、Can be written. Here, since “Σ n = 1 N X n j T X n j ” is common to all channels,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

とおくことができる。すなわち、It can be said. That is,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

である。この式(1−27)は、チャネルnからmに至る未知経路の同定に関する誤差の推移を表している。しかし、そのチャネルmに回り込む未知経路は実際にはN本ある。マルチチャネルシステム同定においては、その誤差が全未知経路について増加しないことが求められる。その条件は係数H1m ,H2m ,・・・,HNm に生じる同定誤差の2乗和が減少傾向にあるときに満たされる。すなわち、マルチチャネルシステムにおいて誤差が発散しない条件はIt is. This equation (1-27) represents a transition of an error related to identification of an unknown path from channels n to m. However, there are actually N unknown paths that wrap around the channel m. In multi-channel system identification, it is required that the error does not increase for all unknown paths. This condition is satisfied when the sum of squares of identification errors occurring in the coefficients H 1m j , H 2m j ,..., H Nm j tends to decrease. In other words, the condition that the error does not diverge in a multi-channel system is

Figure 0004663630
Figure 0004663630

に式(1−26)と式(1−2)を適用して、第2項と第3項がApplying Equation (1-26) and Equation (1-2) to the above, the second and third terms are

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と整理され、(E )≧0とP>0よりFrom (E m j ) ≧ 0 and P j > 0

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と収束条件は単純化される。And the convergence condition is simplified.

実際のシステムは各チャネル間の参照信号間には相関がある。この場合、その相関が強いときにはシステム同定が困難となる場合がある。そこで、以下のアルゴリズムが提案されている。  In an actual system, there is a correlation between reference signals between channels. In this case, system identification may be difficult when the correlation is strong. Therefore, the following algorithm has been proposed.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

ただし、X’ はm≠nのチャネルに印加される参照信号X に定数rmnを乗じてチャネルnに印加される参照信号X に含まれる参照信号X の相関成分を低減した信号で以下のように定義される、However, X ′ n j is a correlation component of the reference signal X m j included in the reference signal X n j applied to the channel n by multiplying the reference signal X m j applied to the channel of m ≠ n by a constant r mn. The signal is defined as

Figure 0004663630
Figure 0004663630

である。この式(1−32)は、式(1)に対応する。このアルゴリズムによれば参照信号間に相関が強くあっても適応フィルタの係数が高速に収束することが示されている(「前田大輝,藤井健作,棟安実治,“マルチチャネル適応アルゴリズムの一提案とその解析,”電子情報通信学会和文論文誌(A),vol.J87−A,No.2,pp.180−189(2004−02)」参照。以下、この文献を「文献2」という。)
このアルゴリズムにおいても本発明は同様に適用することができ、
It is. This formula (1-32) corresponds to the formula (1). According to this algorithm, it is shown that the coefficient of the adaptive filter converges at high speed even if the correlation between the reference signals is strong (“Daiki Maeda, Kensaku Fujii, Meiji Muneyasu,“ A Proposal of Multi-Channel Adaptive Algorithm ” And its analysis, “The Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (A), vol. J87-A, No. 2, pp. 180-189 (2004-02)”. )
The present invention can be similarly applied to this algorithm,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

に対して、2乗誤差をIs the square error

Figure 0004663630
Figure 0004663630

とおく。さらに、far. further,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

とおけば、If you

Figure 0004663630
Figure 0004663630

となる。次いで、チャネルmに回り込む未知経路は実際にはN本あることを考慮して、It becomes. Then, considering that there are actually N unknown paths going around channel m,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

に式(1−2)と(1-2) and

Figure 0004663630
Figure 0004663630

を代入してSubstituting

Figure 0004663630
Figure 0004663630

が得られる。すなわち、推定誤差が増加しない条件はIs obtained. In other words, the condition that the estimation error does not increase is

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と整理され、And organized

Figure 0004663630
Figure 0004663630

Figure 0004663630
Figure 0004663630

のように収束条件は単純化される。ここで、式(1−42)の収束条件は文献2で与えられている条件と同様の性格をもつ条件である。Thus, the convergence condition is simplified. Here, the convergence condition of the expression (1-42) is a condition having the same character as the condition given in Document 2.

本実施形態によれば、係数更新ベクトルを正規化する分母を全チャネルについての総和として与えることによって収束条件が単純なステップサイズの範囲として与えられ、安定動作の確保が容易となる。また、実施例から明らかなように、その正規化分母に制限がないことに注意が必要である。
(第2の実施形態)
上記において、図1a,図1bを参照しつつ、マルチチャンネル系(マルチチャンネルシステム)とマルチチャンネルシステム同定装置の概略構成を説明した。
According to the present embodiment, by providing the denominator for normalizing the coefficient update vector as the sum for all channels, the convergence condition is given as a simple step size range, and it is easy to ensure stable operation. Also, as is clear from the examples, it should be noted that there is no limit to the normalized denominator.
(Second Embodiment)
In the above, the schematic configuration of the multichannel system (multichannel system) and the multichannel system identification apparatus has been described with reference to FIGS. 1a and 1b.

マルチチャンネルシステム同定装置が適用される装置として、ステレオエコーキャンセラがよく知られている。図1bのマルチチャネル同定装置Wがステレオエコーキャンセラであるとすれば、図1a,図1bにおけるX は例えば右チャネルのスピーカから出力される信号に対応する。ただし、jは時刻である。同様に、X は左チャネルのスピーカ出力、Y は右チャネルのマイクロホン出力、Y は左チャネルのマイクロホン出力、N は右チャネルのマイクロホンに混入する外乱(近端話者音声を含む)、N は左チャネルのマイクロホンに混入する外乱に対応する。A stereo echo canceller is well known as an apparatus to which a multichannel system identification apparatus is applied. If the multi-channel identification device W in FIG. 1b is a stereo echo canceller, X 1 j in FIGS. 1a and 1b corresponds to a signal output from a right-channel speaker, for example. However, j is time. Similarly, X 2 j is the left channel speaker output, Y 1 j is the right channel microphone output, Y 2 j is the left channel microphone output, and N 1 j is a disturbance mixed in the right channel microphone (near-end speaker). N 2 j corresponds to the disturbance mixed in the left channel microphone.

図1aのシステムにおいて、右チャネルのスピーカから出力された信号はインパルス応答がh11の伝播路を経て右チャネルのマイクロホンに達すると同時に、インパルス応答がh12の伝播路を通って左チャネルのマイクロホンにも達する。同様に、左チャネルのスピーカから出力された信号はインパルス応答がh22の伝播路を経て左チャネルのマイクロホンに達すると同時に、インパルス応答がh21の伝播路を通って右チャネルのマイクロホンにも達する。このようにマルチチャネルシステムでは、その出力側において各伝播路の出力が混合して受信される。In the system of FIG. 1a, at the same time the signal output from the right channel speaker is the impulse response reaches the right channel microphone through the propagation path h 11, the impulse response of the left channel through the propagation path h 12 microphone Also reach. Similarly, the signal outputted from the left channel speaker reaches the left channel microphone through the propagation path of h 22 and simultaneously the impulse response reaches the right channel microphone through the propagation path of h 21. . Thus, in the multi-channel system, the output of each propagation path is mixed and received on the output side.

このようなマルチチャネル同定装置においては、入力信号X と入力信号X の間の相関が個々の伝播路の同定を困難とする。In such a multi-channel identification device, the correlation between the input signal X 1 j and the input signal X 2 j makes it difficult to identify individual propagation paths.

例えば、ステレオエコーキャンセラにおいては、左右のマイクロホンの中央に座った話者が発話し、その結果として左右のマイクロホン出力が完全に同一となることもありうる。この場合、X =X となって個々の伝播路の同定が不可能となることは明らかである。このように極端な例でなくてもステレオエコーキャンセラにおいては左右のマイクロホン出力が強い相関をもつことは通常のことである。この場合、各伝播路の同定が困難となることがよく知られている。For example, in a stereo echo canceller, a speaker sitting in the center of left and right microphones may speak, and as a result, the left and right microphone outputs may be completely the same. In this case, it is obvious that identification of individual propagation paths becomes impossible because X 1 j = X 2 j . Even if it is not such an extreme example, in a stereo echo canceller, it is normal that the left and right microphone outputs have a strong correlation. In this case, it is well known that identification of each propagation path becomes difficult.

従来の技術には、この問題を解決する手法をチャネル数が2の場合について与えているものがある(例えば、文献2参照)。すなわち、相関低減係数r12とr21を導入してSome conventional techniques provide a method for solving this problem when the number of channels is two (see, for example, Document 2). That is, by introducing the correlation reduction coefficients r 12 and r 21

Figure 0004663630
Figure 0004663630

Figure 0004663630
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を合成し、入力チャネルn(n=1,2)から出力チャネルm(m=1,2)に至る伝播路hnmに並列に接続された適応フィルタの係数Hnm And the coefficient H nm j of the adaptive filter connected in parallel to the propagation path h nm from the input channel n (n = 1, 2) to the output channel m (m = 1, 2).

Figure 0004663630
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と更新するアルゴリズムを導出した。ここで、μはステップサイズであり、E は次式で表される。And the algorithm to update was derived. Here, μ is a step size, and E m j is expressed by the following equation.

Figure 0004663630
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式(2−1)と式(2−2)は、式(1)に対応する。また、式(2−1)と式(2−2)は、式(3)にも対応する。  Expressions (2-1) and (2-2) correspond to Expression (1). Expressions (2-1) and (2-2) also correspond to Expression (3).

式(2−3)において、「E X’ 」は分子ベクトルに相当し、「X 」第1ベクトルに相当 し、「X’ 」は第2ベクトルに相当する。In Expression (2-3), “E m j X ′ n j ” corresponds to a numerator vector, “X n j ” corresponds to a first vector, and “X ′ n j ” corresponds to a second vector.

式(2−3)は、式(1−31)と同一である。  Formula (2-3) is the same as Formula (1-31).

上記文献2によれば、上記アルゴリズムは両参照信号間にわずかでも独立成分が含まれておれば同定が可能となること、また、相関低減係数r12とr21を参照信号X とX の相互相関係数According to the above-mentioned document 2, the algorithm can be identified if a small amount of independent components are included between the two reference signals, and the correlation reduction coefficients r 12 and r 21 are used as reference signals X 1 j and X. 2 j cross-correlation coefficient

Figure 0004663630
Figure 0004663630

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と与えるときに係数Hnm の収束が最も高速化される。Is given the fastest convergence of the coefficient H nm j .

問題は、チャネル数Nが3以上である場合において、この相関低減係数が単純な相互相関係数としては得られないことである。以下に、その理由を説明する。  The problem is that when the number of channels N is 3 or more, this correlation reduction coefficient cannot be obtained as a simple cross-correlation coefficient. The reason will be described below.

式(2−4)から分かるように、残差E を構成する成分のうち、入力チャネルnから出力チャネルmに至る伝播路hnmの同定に有効な成分は推定誤差As can be seen from Equation (2-4), among the components constituting the residual E m j , the component effective for identifying the propagation path h nm from the input channel n to the output channel m is an estimation error.

Figure 0004663630
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である。これ以外のΔkm (k≠n)は、適応フィルタの係数Hnm の更新に無用である。式(2−3)のアルゴリズムは、このΔnm を取り出すのにE とX’ の相関を利用する。ここで、外乱N を全ての参照信号と無相関と仮定して無視すると、例えば、チャネル1からチャネルmに至る伝播路h1mの同定はIt is. The other Δ km j (k ≠ n) is unnecessary for updating the coefficient H nm j of the adaptive filter. The algorithm of Expression (2-3) uses the correlation between E m j and X ′ n j to extract this Δ nm j . Here, if the disturbance N m j is assumed to be uncorrelated with all the reference signals, the propagation path h 1m from the channel 1 to the channel m is identified, for example.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

からΔ1m を取り出して行われる。すなわち、Δ 1m j is taken out from That is,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

に対して「第2項が零となれば、h1mの同定に無用なΔ2m が排除できる」というのが式(2−3)に与えるアルゴリズムの原理である。実際、参照信号に自己相関がなければOn the other hand, the principle of the algorithm given by the equation (2-3) is that if the second term becomes zero, Δ 2m j unnecessary for identifying h 1m can be eliminated. In fact, if the reference signal has no autocorrelation

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と与えるときに、上記第2項の期待値が零になることは明らかである。It is clear that the expected value of the second term becomes zero.

一方、チャネル数NがN≧3の場合、外乱を無視して残差を  On the other hand, if the number of channels N is N ≧ 3, the residual is ignored by ignoring the disturbance

Figure 0004663630
Figure 0004663630

とおけば、伝播路hnmの同定に際して計算される残差との相関はThen, the correlation with the residual calculated when identifying the propagation path h nm is

Figure 0004663630
Figure 0004663630

となる。ここで、係数Hnm の推定に有効となるΔnm を取り出すためには、第2項の期待値が零となる必要がある。それには、参照信号において自己相関が無視できるとしてもIt becomes. Here, in order to extract Δ nm j that is effective for estimating the coefficient H nm j , the expected value of the second term needs to be zero. Even if autocorrelation is negligible in the reference signal,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

となる相関低減係数を与える必要がある。このことから、チャネル数NがN≧3の場合において相関低減係数が各参照信号間の相互相関係数として与えられないことは明らかである。It is necessary to provide a correlation reduction coefficient such that From this, it is clear that when the number of channels N is N ≧ 3, the correlation reduction coefficient is not given as the cross-correlation coefficient between the reference signals.

式(2−14)は従来法における問題点と同時に解決法を示唆している。すなわち、時刻jにおいて与えた相関低減係数rin に対してEquation (2-14) suggests a solution as well as a problem in the conventional method. That is, for the correlation reduction coefficient r in j given at time j,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

は信号X に対するX (i≠n)による線形予測の結果としての予測誤差とみなすことができる。この場合、Can be regarded as a prediction error as a result of linear prediction with X i j (i ≠ n) for the signal X n j . in this case,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と相関低減係数を更新すれば、同相関低減係数rin の収束後においてX’ とX (i≠n)は無相関となる。すなわち、式(2−15)を式(2−14)の左辺に代入したIf the correlation reduction coefficient is updated, X ′ n j and X i j (i ≠ n) become uncorrelated after the correlation reduction coefficient r in j converges. That is, the expression (2-15) is substituted into the left side of the expression (2-14).

Figure 0004663630
Figure 0004663630

の期待値はX’ とX (k≠n)が相関をもたないことから零となり、この相関低減の原理を全てのnについて同様に行えば、チャネル数がNの場合について、チャネル数が2の場合と同様の効果が得られる。The expected value of X is n because X ′ n j and X k j (k ≠ n) have no correlation, and if the principle of correlation reduction is similarly applied to all n, the number of channels is N. The same effect as when the number of channels is 2 can be obtained.

なお、式(2−16)は、式(4)に対応する。  Equation (2-16) corresponds to Equation (4).

実際のマルチチャネルシステムでは、そのチャネル数は少ない場合がほとんどである。その場合、式(2−16)第2項の分母が零となる可能性が高くなる。この場合、アルゴリズムをブロック実行型として  In an actual multi-channel system, the number of channels is almost always small. In that case, the possibility that the denominator of the second term of Expression (2-16) becomes zero becomes high. In this case, the algorithm is a block execution type

Figure 0004663630
Figure 0004663630

とすれば、零による除算の可能性が下げられる。If so, the possibility of division by zero is reduced.

なお、ブロック実行型アルゴリズムとは、分子ベクトルと正規化分母とを時間ブロックで累積加算する更新アルゴリズムのことである。  The block execution type algorithm is an update algorithm that cumulatively adds a numerator vector and a normalized denominator in a time block.

また、参照信号のパワーが激しく変動する場合、とくに、そのパワーが小さくなるときに相関低減係数rin の算定精度が低下する。この場合、式(2−17)第2項の分母が一定値以上となるまで、ブロック長Lを延長すれば、算定精度の安定化が図れる。In addition, when the power of the reference signal fluctuates drastically, particularly when the power decreases, the accuracy of calculating the correlation reduction coefficient r in j decreases. In this case, the calculation accuracy can be stabilized by extending the block length L until the denominator of the second term of the equation (2-17) becomes a certain value or more.

つまり、式(2−17)において、ブロック長Lを固定値とはしないで、式(2−17)第2項の分母が一定値に達したときに係数更新を行うようにするのである。  That is, in the equation (2-17), the block length L is not set to a fixed value, and the coefficient is updated when the denominator of the second term of the equation (2-17) reaches a constant value.

反対に、参照信号のパワーが安定している場合は式(2−16)あるいは式(2−17)第2項の分母は一定とみなすことができ、その場合は同第2項の分母をステップサイズρに含めて  On the other hand, when the power of the reference signal is stable, the denominator of the second term in the equation (2-16) or the equation (2-17) can be regarded as being constant. Include in step size ρ

Figure 0004663630
Figure 0004663630

Figure 0004663630
Figure 0004663630

とすることができる。It can be.

式(2−18)は、式(6)に対応する。  Expression (2-18) corresponds to Expression (6).

式(2−19)で示されるアルゴリズムは、式(2−18)で示されるアルゴリズムをブロック実行型に修正した式である。  The algorithm represented by Expression (2-19) is an expression obtained by modifying the algorithm represented by Expression (2-18) into a block execution type.

さらに、参照信号に自己相関がある場合は、相関低減係数を自己相関が零となる間隔までrin (O)からrin (T)まで用意し、Further, if the reference signal has autocorrelation, prepare correlation reduction coefficients from r in j (O) to r in j (T) until the interval at which the autocorrelation becomes zero,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

として相関を低減すれば同様の効果が得られる。If the correlation is reduced, the same effect can be obtained.

この式(2−20)は、式(2)に対応する。  This equation (2-20) corresponds to the equation (2).

一方、式(2−3)として示している係数更新アルゴリズムは、  On the other hand, the coefficient update algorithm shown as equation (2-3) is

Figure 0004663630
Figure 0004663630

に対しても同様の効果が得られることに変わりはない。The same effect can be obtained for.

この式(2−21)は、実質的に式(1−33)と同一である。  This formula (2-21) is substantially the same as the formula (1-33).

式(2−21)において、「E X’ 」は分子ベクトルに相当し、「X 」は第1ベクトルに相当し、「X’ 」は第2ベクトルに相当する。In Expression (2-21), “E m j X ′ n j ” corresponds to a molecular vector, “X n j ” corresponds to a first vector, and “X ′ n j ” corresponds to a second vector. .

本発明によれば、係数更新ベクトルを正規化する分母を全チャネルについての総和として与えることによって収束条件が単純なステップサイズの範囲として与えられ、安定動作の確保が容易となる。また、本実施形態から明らかなように、その正規化分母に制限がないことに注意が必要である。
(第3の実施形態)
上記において、図1a,図1bを参照しつつ、マルチチャンネル系(マルチチャンネルシステム)とマルチチャンネルシステム同定装置の概略構成を説明した。
According to the present invention, by providing the denominator for normalizing the coefficient update vector as the sum for all channels, the convergence condition is given as a simple step size range, and it is easy to ensure stable operation. In addition, as is clear from this embodiment, it should be noted that the normalized denominator is not limited.
(Third embodiment)
In the above, the schematic configuration of the multichannel system (multichannel system) and the multichannel system identification apparatus has been described with reference to FIGS. 1a and 1b.

マルチチャンネルシステム同定装置が適用される装置としては、マルチチャネル能動騒音制御装置やステレオエコーキャンセラがよく知られている。  As devices to which the multi-channel system identification device is applied, a multi-channel active noise control device and a stereo echo canceller are well known.

マルチチャネル能動騒音制御(「陳国躍,安倍正人,曽根敏夫,”参照信号間に相関がある場合のFiltered−x LMSアルゴリズムの収束速度の改善法”信学論(A),vol.J80−A,no.2,pp.309−316,1997−02(以下、この文献を「文献3」という)」および「棟安実治,浅井隆,藤井健作,雛元孝夫,”マルチチャネル能動騒音制御システムへの連立方程式法の拡張”信学論(A),vol.J83−A,no.11,2000−11(以下、この文献を「文献4」という)」参照)やステレオエコーキャンセラ(「M.M.Sondhi,D.R.Morgan,and J.L.Hall,”Stereophonic Acoustic Echo Cancellation−−An Overview of the fundamental Problem”IEEE SP Letter,pp.148−150,1995−08」参照。以下、この文献を「文献5」という。)のように,参照信号を複数のマイクロフォンで採取するシステムでは,必然的に参照信号は相互に相関を持つ。この相関は,適応フィルタの係数推定に対して収束速度の低下など,同定性能に劣化をもたらす。  Multi-channel active noise control (“Chen Kunijaku, Masato Abe, Toshio Sone,“ A method for improving the convergence speed of the Filtered-x LMS algorithm when there is a correlation between reference signals ”, theory of theory (A), vol. J80-A, No. 2, pp. 309-316, 1997-02 (hereinafter referred to as “Document 3”) and “Meiji Muneyasu, Takashi Asai, Kensaku Fujii, Takao Hinamoto,“ Toward a multi-channel active noise control system "Explanation of simultaneous equation method of" Science theory (A), vol. J83-A, no. 11, 2000-11 (hereinafter referred to as "reference 4") ") and stereo echo canceller (" M. M. Sondhi, DR Morgan, and JL Hall, "Stereophonic Acoustic Echo Cancellation--An Ov. rview of the Fundamental Problem “IEEE SP Letter, pp. 148-150, 1995-08” (hereinafter referred to as “Document 5”), a system that collects reference signals with a plurality of microphones. Inevitably, the reference signals are correlated with each other. This correlation degrades the identification performance, such as a decrease in convergence speed with respect to adaptive filter coefficient estimation.

この劣化を抑える改善法に関する提案が数多くなされている。それらは,参照信号に含まれる独立成分の割合を大きくする前処理を参照信号に加えて未知系に送出するという原理において共通している。従って,その違いは単に,その独立成分の割合を大きくするために適用する前処理の方法にだけあると言える(「鈴木邦和,阪内澄宇,島内末廣,羽田陽一,”ステレオエコーキャンセラにおける収束改善のための前処理方式の検討”平10秋音講論集,3−5−10,1998−03」参照。以下、この文献を「文献6」という。)。しかし,そのような原理において共通する前処理の挿入はステレオエコーキャンセラではスピーカから出力される音声に細工を加える操作に等しくなる。従って,それらの方法には通話品質を劣化させるという問題が必然的につきまとう。  Many proposals have been made regarding improvement methods for suppressing this deterioration. They are common in the principle that the preprocessing for increasing the ratio of the independent component included in the reference signal is added to the reference signal and sent to the unknown system. Therefore, it can be said that the difference is only in the preprocessing method applied to increase the ratio of the independent components ("Kunikazu Suzuki, Sumiyu Sakauchi, Suehiro Shimauchi, Yoichi Haneda," Convergence in stereo echo canceller). Examination of pre-processing method for improvement. See "Hira 10 Autumn Sound Lecture Collection, 3-5-10, 1998-03". This document is hereinafter referred to as "Document 6"). However, the common pre-processing insertion in such a principle is equivalent to an operation for adding work to the sound output from the speaker in the stereo echo canceller. Therefore, these methods inevitably suffer from the problem of degrading call quality.

例えば,その最も簡単な前処理法の例として白色雑音を参照信号に付加する方法がある(文献5参照)。しかし,その付加はスピーカから異質の騒音が送出されるという問題を引き起こす。従って,そこで加えられる白色雑音の大きさは,話者に検知されない程度の低いレベルに抑える必要がある。具体的には,そのレベルは音声に対して13−15dB低くなければならないとされている(文献5参照)。しかし,このように低いレベルの白色雑音の付与では残念ながら満足のできる特性は得られない(文献5参照)。  For example, as an example of the simplest preprocessing method, there is a method of adding white noise to a reference signal (see Document 5). However, the addition causes a problem that extraneous noise is transmitted from the speaker. Therefore, the magnitude of the white noise added there must be suppressed to a low level that is not detected by the speaker. Specifically, the level must be 13-15 dB lower than the voice (see Document 5). However, unfortunately, satisfactory characteristics cannot be obtained by applying such a low level of white noise (see Reference 5).

前田ら(「前田大輝,藤井健作,棟安実治,”マルチチャネル適応アルゴリズムの収束特性に関する検討”信学論(A),pp.180−189,2004−02」参照。以下、この文献を「文献7」という。)は,マルチチャネルシステムにおける各参照信号において,白色雑音を付加するという概念ではなく,参照信号にもともと白色雑音が独立成分として存在しているものとみなした上での同定アルゴリズムを提案している。それによると,その独立成分の含有割合が−40dBと非常に小さい場合においても未知系の同定が可能である。  See Maeda et al. ("Daiki Maeda, Kensaku Fujii, Meiji Muneyasu," Study on Convergence Characteristics of Multi-Channel Adaptive Algorithm "" Science Theory (A), pp. 180-189, 2004-02 "). Reference 7 ”) is not the concept of adding white noise to each reference signal in a multi-channel system, but an identification algorithm based on the assumption that white noise originally exists as an independent component in the reference signal. Has proposed. According to this, an unknown system can be identified even when the content ratio of the independent component is as very low as −40 dB.

マルチチャネルシステム同定アルゴリズムは,図1aに示す未知系のインパルス応答hnm(n,m=1,2)を,適応フィルタの係数Hnm によって同定することを目的とする。ここにjは時刻である。その同定に際して問題は,各チャネルの参照信号X に含まれる独立成分の割合が非常に低く,参照信号間の相互相関が強い場合において,Hnm がhnmに収束する速度(同定速度)が極めて遅くなることである。前田らは,そのチャネル数が2のときに同定速度を向上させるアルゴリズムを提案し,その有効性を文献7に示している。The purpose of the multi-channel system identification algorithm is to identify the unknown impulse response h nm (n, m = 1, 2) shown in FIG. 1a by the coefficient H nm j of the adaptive filter. Here, j is time. The problem in the identification is that the rate at which H nm j converges to h nm when the ratio of the independent components included in the reference signal X n j of each channel is very low and the cross-correlation between the reference signals is strong (identification speed). ) Is extremely slow. Maeda et al. Proposed an algorithm that improves the identification speed when the number of channels is 2, and its effectiveness is shown in Reference 7.

その文献7では各参照信号X In the reference 7, each reference signal X n j is

Figure 0004663630
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と仮定している。本検討でも,この仮定を踏襲する。さらに,同アルゴリズムでは相関低減係数Is assumed. This study follows this assumption. Furthermore, the algorithm uses a correlation reduction coefficient.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

を導入し,相互相関成分を低減した相関低減信号Reduced correlation signal with reduced cross-correlation component

Figure 0004663630
Figure 0004663630

を定義する。前田ら(文献7)は以上の条件の下に同定アルゴリズムをDefine Maeda et al. (Ref. 7) identified an identification algorithm under the above conditions.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

としたときに同定速度が向上することを示している。ここで,E は,This indicates that the identification speed is improved. Where E m j is

Figure 0004663630
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で示される誤差信号である。このアルゴリズムにおける問題は,チャネル数が3以上の場合に適用できないことである。It is an error signal indicated by. The problem with this algorithm is that it cannot be applied when the number of channels is three or more.

なお、同定アルゴリズムについては、「藤井健作,棟安実治,”マルチチャネルシステム同定アルゴリズムの提案と推定誤差が増加しない条件”信学技報,SIP2004−9,2004−05(以下、この文献を「文献8」という。)」にも記載がある。  As for the identification algorithm, “Kensaku Fujii, Meiji Muneyasu,“ Proposal of Multi-Channel System Identification Algorithm and Conditions under which the Estimation Error does not Increase ”, IEICE Technical Report, SIP 2004-9, 2004-05 (hereinafter referred to as“ Reference 8 ”))” is also described.

従来アルゴリズムではチャネル数を3以上とできない理由は相関低減係数を参照信号間の相互相関係数で与えたことにある。しかし,その相関低減信号を式(3−3)と与える考え方は有用である。本実施形態では,相関低減係数rnmをrnm と表し,相関低減係数を逐次算定するように変更する。すなわち,相関低減信号D The reason why the number of channels cannot be increased to 3 or more in the conventional algorithm is that the correlation reduction coefficient is given by the cross correlation coefficient between the reference signals. However, the idea of giving the correlation reduction signal as equation (3-3) is useful. In this embodiment, the correlation reduction coefficient r nm is expressed as r nm j, and the correlation reduction coefficient is changed to be calculated sequentially. That is, the correlation reduction signal D n j is

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と与える。ここで,Nはチャネル数である。And give. Here, N is the number of channels.

この式(3−6)は、式(1)に対応する。  This formula (3-6) corresponds to the formula (1).

本実施形態では,このD を用い,適応フィルタの係数をIn this embodiment, this D n j is used to calculate the coefficient of the adaptive filter.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と更新する同定アルゴリズムを提案する。ここに,μはステップサイズである。And we propose an updated identification algorithm. Here, μ is the step size.

式(3−7)において、「E 」は分子ベクトルに相当し、「X 」は第1ベクトルに相当し、「D 」「D 」は第2ベクトルに相当する。In Expression (3-7), “E m j D n j ” corresponds to a molecular vector, “X i j ” corresponds to a first vector, and “D n j ” and “D i j ” denote a second vector. It corresponds to.

式(3−7)のアルゴリズムと,式(3−4)に与える前田ら(文献7)のアルゴリズムとの違いは第二項の分母にある。この変更によって,前田ら(文献7)のアルゴリズムではチャネルごとに異なるステップサイズを与えて収束条件としていたのに対して,本実施形態では全チャネルに共通するステップサイズを収束条件とすることができる(文献8)。  The difference between the algorithm of equation (3-7) and the algorithm of Maeda et al. (Reference 7) given to equation (3-4) is in the denominator of the second term. With this change, the algorithm of Maeda et al. (Reference 7) gives different step sizes for each channel as the convergence condition, but in this embodiment, the step size common to all channels can be used as the convergence condition. (Reference 8).

問題は,残差信号D を生成するrin の算定法である。その算定法を見出すために式(3−6)を見ると,D はX (i=1,・・・,N,i≠n)によるX に対する線形予測残差ともみなせることが分かる。この場合,rin はNLMS法を用いることによって,The problem is how to calculate r in j to generate the residual signal D n j . Looking at Equation (3-6) to find the calculation method, D n j can be regarded as a linear prediction residual for X n j by X i j (i = 1,..., N, i ≠ n). I understand that. In this case, r in j is obtained by using the NLMS method.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と算定できる。ここに,ρはステップサイズである。この式(3−8)は、式(4)に対応する。このように相関低減係数を与えることによって,チャネル数が3以上の場合においても,相互相関の低減が可能になる(文献8)。さらに,この場合の収束条件は同定誤差Can be calculated. Here, ρ is the step size. This equation (3-8) corresponds to equation (4). By giving a correlation reduction coefficient in this way, cross-correlation can be reduced even when the number of channels is 3 or more (Reference 8). Furthermore, the convergence condition in this case is the identification error.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

の2乗平均が増大しない条件としてAs a condition that the root mean square of does not increase

Figure 0004663630
Figure 0004663630

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と導かれている(文献8)。ここに,E’ (Reference 8). Where E ' m j is

Figure 0004663630
Figure 0004663630

である。It is.

次に、シミュレーションによる収束条件の確認について記す。  Next, confirmation of the convergence condition by simulation will be described.

文献8では収束条件のシミュレーションによる確認がなされていない。以下では,その確認を行う。ただし,参照信号として相互相関成分(式(3−1)参照),独立成分x をともに白色雑音,さらに両成分のパワーを1とする。また,未知系インパルス応答hnmの各要素には正規乱数を与え,そのパワーが1となるように正規化を行う。Document 8 does not confirm the convergence condition by simulation. In the following, we will confirm this. However, it is assumed that the cross-correlation component (see Equation (3-1)) and the independent component x n j are both white noise and the power of both components is 1 as a reference signal. Further, a normal random number is given to each element of the unknown impulse response h nm , and normalization is performed so that the power becomes 1.

パワーと独立成分比が全チャンネルで等しい場合について記すと、次のとおりである。  The case where the power and independent component ratios are the same for all channels is as follows.

まず,その確認をチャネル数N=4,タップ数64,ステップサイズρ=0.001,a〜a=1.0,b〜b=0.1として行う。図2(e)は,このように前チャネルの参照信号に含まれる相関成分と独立成分の割合が等しく,パワーもまた等しいとした場合の収束特性である。さらに,同定誤差(Estimation Error)はFirst, the confirmation is performed with the number of channels N = 4, the number of taps 64, the step size ρ = 0.001, a 1 to a 4 = 1.0, and b 1 to b 4 = 0.1. FIG. 2E shows the convergence characteristics when the ratio of the correlation component and the independent component included in the reference signal of the previous channel is equal and the power is also equal. In addition, the identification error is

Figure 0004663630
Figure 0004663630

として計算している。ただし,図中の数字はステップサイズμ,m=n=1,Mはタップ数,iは配列要素の番号である。As calculated. However, the numbers in the figure are the step size μ, m = n = 1, M is the number of taps, and i is the number of the array element.

図2(a)〜(d)は式(3−11)に与えられる収束条件の有効性を確認するシミュレーションの結果である。明らかに,式(3−10)の条件を満たすときに同定誤差が減少していることが分かる。一方,式(3−11)の条件では同定誤差が収束しているμ=0.3、1.0において,図2(a)および図2(b)より,式(3−11)の条件から外れる頻度が少なく,収束への影響が少ないことが分かる。また,μ=1.97では,図2(c)より式(3−11)の条件を満たしていない区間で同定誤差が減少していないこと,μ=2.1では図2(d)より式(3−11)の条件から大きく外れていることも確認できる。以上のことから,収束条件式(3−10)と(3−11)は概ね同時に成立つことが分かる。  2A to 2D show the results of a simulation for confirming the effectiveness of the convergence condition given in Expression (3-11). Obviously, it can be seen that the identification error decreases when the condition of Expression (3-10) is satisfied. On the other hand, when μ = 0.3 and 1.0 where the identification error has converged under the condition of the expression (3-11), the condition of the expression (3-11) is obtained from FIGS. 2 (a) and 2 (b). It can be seen that the frequency of deviating from the frequency is small and the influence on convergence is small. Further, when μ = 1.97, the identification error does not decrease in the section that does not satisfy the condition of the expression (3-11) from FIG. 2C, and when μ = 1.1, from FIG. 2D. It can also be confirmed that the condition of the expression (3-11) is greatly deviated. From the above, it can be seen that the convergence conditional expressions (3-10) and (3-11) hold almost simultaneously.

図3は従来のNLMS法との比較である。このときの条件はステップサイズμ=0.3を除いて図2と同じである。この図より,本実施形態の有効性が確認できる。  FIG. 3 is a comparison with the conventional NLMS method. The conditions at this time are the same as those in FIG. 2 except for the step size μ = 0.3. From this figure, the effectiveness of this embodiment can be confirmed.

図4はρ=0.001としたときのr21jの収束の様子である。j=5,000付近でr21jが収束し,その収束と対応して同定誤差の収束速度が向上していることが図2(e)より分かる。以上より,同定誤差の初期における収束の遅れは相関低減係数の収束の遅れに起因することが分かる。FIG. 4 shows how r 21 j converges when ρ = 0.001. It can be seen from FIG. 2 (e) that r 21 j converges near j = 5,000, and the convergence speed of the identification error increases corresponding to the convergence. From the above, it can be seen that the convergence delay in the initial stage of the identification error is caused by the convergence delay of the correlation reduction coefficient.

次に、パワー及び独立成分比が異なる場合について記す。  Next, the case where the power and the independent component ratio are different will be described.

図5(c)は,チャネル数4,タップ数64,ステップサイズμ=0.1,ρ=0.001,a=1.0,a=2.0,a=5.0,a=10.0,b=0.1としたときの収束特性である。この図5(c)において,j=8,000付近から誤差が増大し,その原因が収束条件(3−11)が満たされないためであることが図5(b)の結果から分かる。また同図(a)より,その原因の1つは式(3−11)の分母が0を中心に振動することにあると推測される。すなわち式(3−7)の,第二項の分母の値が0に近い値となることによる第二項の発散が原因であると予想される。FIG. 5C shows the number of channels, the number of taps of 64, the step size μ = 0.1, ρ = 0.001, a 1 = 1.0, a 2 = 2.0, a 3 = 5.0, This is the convergence characteristic when a 4 = 10.0 and b n = 0.1. In FIG. 5C, it can be seen from the result of FIG. 5B that the error increases from around j = 8,000, and the cause is that the convergence condition (3-11) is not satisfied. Further, from FIG. 5A, it is estimated that one of the causes is that the denominator of the equation (3-11) vibrates around 0. In other words, the divergence of the second term due to the value of the denominator of the second term in Equation (3-7) being close to 0 is expected.

次に、収束を不安定にする要因への対処について記す。  Next, how to deal with the factors that make the convergence unstable will be described.

まず、相関低減係数の算出法の修正について記す。  First, correction of the calculation method of the correlation reduction coefficient will be described.

その式(3−11)の分母が0を中心に振動する原因の1つは,相関低減係数の算定が不安定になることにあると考えられる。  One reason that the denominator of the equation (3-11) oscillates around 0 is considered to be that the calculation of the correlation reduction coefficient becomes unstable.

例えばチャネルnの参照信号のパワーが大きく,他チャネルの参照信号のパワーが小さい場合,式(3−8)によるrni (i≠n)の更新に際して,その分母には大きな信号であるチャネルnの参照信号の二乗値が含まれる。一方,rin (i≠n)ではその分母には大きな信号であるチャネルnの参照信号の二乗値が加算されず,分子の予測残差D にはパワーの大きい参照信号が外乱として加わる。この場合,チャネルnを除く相関低減係数の算定精度が低下することになる。これを防ぐにはステップサイズを小さくする必要がある。このステップサイズの自動修正は相関低減係数の算定をFor example, when the power of the reference signal of channel n is large and the power of the reference signal of other channels is small, a channel that has a large signal in its denominator when updating r ni j (i ≠ n) according to equation (3-8) The square value of the reference signal of n is included. On the other hand, in r in j (i ≠ n), the square value of the reference signal of channel n, which is a large signal, is not added to the denominator, and a reference signal having a large power is added as a disturbance to the predicted residual D n j of the numerator. Join. In this case, the calculation accuracy of the correlation reduction coefficient excluding channel n is lowered. To prevent this, it is necessary to reduce the step size. This automatic correction of the step size allows the correlation reduction coefficient to be calculated.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と行うことによって等価的に行うことができる。Can be done equivalently.

この式(3−14)は、式(5)に対応する。  This equation (3-14) corresponds to equation (5).

図6(c)は式(3−14)を用いたときの収束特性である。明らかに,発散の発生が大きく遅れていることが分かる。しかし,まだ収束条件(3−11)が完全には満たされないことが図6(b)から分かる。そして,依然として式(3−11)の分母が負になっていることが図6(a)から分かる。  FIG. 6C shows the convergence characteristics when the equation (3-14) is used. Obviously, the occurrence of divergence is greatly delayed. However, it can be seen from FIG. 6B that the convergence condition (3-11) is not yet satisfied. It can be seen from FIG. 6A that the denominator of the equation (3-11) is still negative.

次に、ブロック長制御法の導入について記す。  Next, the introduction of the block length control method will be described.

この式(3−7)の正規化分母が正となることを保証するブロック長制御法の適用を提案する。すなわち,  We propose the application of a block length control method that ensures that the normalized denominator of equation (3-7) is positive. That is,

Figure 0004663630
Figure 0004663630

とし,正の定数kを定めて,J回分の和がk以上になったときに更新するのである。And a positive constant k is determined and updated when the sum of J times becomes equal to or greater than k.

式(3−15)で示されるアルゴリズムは、式(3−7)で示されるアルゴリズムをブロック実行型のアルゴリズムに修正し、さらに、ブロック長Jを固定値とはしないで、正規化分母が一定値kに達したときに係数更新を行うように修正したアルゴリズムである。なお、ブロック実行型アルゴリズムとは、前述したとおり、分子ベクトルと正規化分母とを時間ブロックで累積加算する更新アルゴリズムのことである。  The algorithm shown in Expression (3-15) is modified from the algorithm shown in Expression (3-7) to a block execution type algorithm, and the normalized denominator is constant without making the block length J a fixed value. The algorithm is modified so that the coefficient is updated when the value k is reached. The block execution type algorithm is an update algorithm that cumulatively adds a numerator vector and a normalized denominator in a time block as described above.

式(3−15)のアルゴリズムを用いるとき、収束条件としての式(3−11)の分子も同様にJ回分の和をとることになる。これによって,式(3−15)の分母は常に正となることが保証される。  When the algorithm of Expression (3-15) is used, the numerator of Expression (3-11) as the convergence condition also takes the sum of J times. This ensures that the denominator of equation (3-15) is always positive.

図6のシミュレーションと同じ条件下で,閾値k=7.0としたときの収束特性を図7に示す。誤差曲線が重なっているため読み取りづらいが,収束後において−40dBやや上寄りで重なっているのがH11 およびH21 ,その下方で同じく重なっているのがH31 ,およびH41 である。明らかに,この結果から同定誤差が発散を起こさずに収束していることが分かる。FIG. 7 shows the convergence characteristics when the threshold value k is 7.0 under the same conditions as in the simulation of FIG. Although the error curves overlap, it is difficult to read, but after convergence, -40 dB overlaps slightly above H 11 j and H 21 j , and below the same overlap is H 31 j and H 41 j It is. Obviously, this result shows that the identification error converges without causing divergence.

次に、収束初期における遅延の原因について記す。  Next, the cause of the delay at the beginning of convergence will be described.

図7の誤差曲線の初期段階において横ばい状態の部分が存在する。それを拡大したのが図8である。これは相関低減係数rnm の収束の遅れに伴うものである。この原因は,式(3−7)から考えると分かりやすい。初期段階ではD は相関成分が適切に低減されていないため,D はX に非常に近いものとなる。そのため式(3−7)はNLMS法と同じ働きをすることになる。There is a flat portion in the initial stage of the error curve of FIG. FIG. 8 is an enlarged view of it. This is due to a delay in convergence of the correlation reduction coefficient r nm j . The reason for this is easily understood from the equation (3-7). Since in the initial stage D n j has not been appropriately reduced correlation component, D n j becomes very close to X n j. Therefore, the expression (3-7) has the same function as the NLMS method.

また同図においてj=25,000付近から同定誤差の収束速度が向上しているが,その安定性が未知系ごとに異なることが分かる。例えば,H41 の誤差曲線は,H11 の誤差曲線と比較すると大きな振動を伴っていることが分かる。以上より,各参照信号のパワーの違いが外乱となる成分に影響を与え,収束速度に影響すると言える。In addition, in the same figure, the convergence speed of the identification error is improved from around j = 25,000, but it can be seen that the stability differs for each unknown system. For example, it can be seen that the error curve of H 41 j is accompanied by a large vibration compared to the error curve of H 11 j . From the above, it can be said that the difference in the power of each reference signal affects the disturbance component and affects the convergence speed.

次に、有色雑音を参照信号とした場合について記す。  Next, a case where colored noise is used as a reference signal will be described.

以上の議論は,相関成分(式(3−1)参照)が白色雑音という条件下で行われている。以下では,実システムへの応用を考え,ジェットファンの騒音を模倣した有色雑音を相関成分(式(3−1)参照)とした場合の収束特性を計算しておく。その結果を図10に示す。ただし,チャネル数N=4,a=a=a=a=1.0,b=b=b=b=0.1,μ=0.1,ρ=0.001である。性能比較のため,NLMS法を用いた場合の収束特性も同時に示す。The above discussion is performed under the condition that the correlation component (see Equation (3-1)) is white noise. In the following, considering the application to an actual system, the convergence characteristic when colored noise that imitates the noise of a jet fan is used as a correlation component (see Equation (3-1)) is calculated. The result is shown in FIG. However, the number of channels N = 4, a 1 = a 2 = a 3 = a 4 = 1.0, b 1 = b 2 = b 3 = b 4 = 0.1, μ = 0.1, ρ = 0. 001. For the performance comparison, the convergence characteristics when the NLMS method is used are also shown.

図10より,相関成分(式(3−1)参照)が有色雑音であっても同定誤差が収束していることが分かる。しかし,相関成分を白色雑音とした場合に比べて同定誤差の収束速度は非常に遅い。このことは,問題の解決には自己相関成分についても同様の低減が必要であることを示している。  FIG. 10 shows that the identification error converges even if the correlation component (see Equation (3-1)) is colored noise. However, the convergence speed of identification errors is much slower than when the correlation component is white noise. This indicates that a similar reduction is required for the autocorrelation component to solve the problem.

本実施形態では,チャネル数が3以上においても有効に動作するマルチチャンネルシステム同定装置を提案した。さらに,そのアルゴリズムの有効性および問題点をシミュレーション実験を交えて示し,それらの結果を基に解決案を提示した。同時にシミュレーション実験により解決案の有効性も示した。  In the present embodiment, a multi-channel system identification device has been proposed that operates effectively even when the number of channels is three or more. Furthermore, the effectiveness and problems of the algorithm were shown through simulation experiments, and a solution was proposed based on the results. At the same time, the effectiveness of the solution was shown by simulation experiments.

また,本実施形態では最後に有色性の雑音を参照信号とした場合のシミュレーションを行った。この結果から,相互相関成分のみならず,自己相関成分に対する低減処理が必要であることが明らかにされた。従って,今後の課題として有色性の参照信号に対する考察が挙げられる。
(第4の実施形態)
上記において、図1a,図1bを参照しつつ、マルチチャンネル系(マルチチャンネルシステム)とマルチチャンネルシステム同定装置の概略構成を説明した。
In the present embodiment, a simulation is performed in the case where colored noise is used as a reference signal. From this result, it was clarified that not only the cross-correlation component but also the autocorrelation component needs to be reduced. Therefore, consideration for the colored reference signal is given as a future issue.
(Fourth embodiment)
In the above, the schematic configuration of the multichannel system (multichannel system) and the multichannel system identification apparatus has been described with reference to FIGS. 1a and 1b.

マルチチャンネルシステムでは、参照信号間に相関が存在するとき、未知系の同定速度が低下することが知られている。本実施形態では、同定速度向上のためのアルゴリズムを提案する。この提案に際し、まずチャンネルn(1≦n≦N)の入力信号(参照信号)X を、次式のように仮定する。In a multi-channel system, it is known that the identification speed of an unknown system decreases when there is a correlation between reference signals. In this embodiment, an algorithm for improving the identification speed is proposed. In this proposal, first, an input signal (reference signal) X n j of the channel n (1 ≦ n ≦ N) is assumed as follows.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

まず、このX に線形予測を適用することにより、自己相関を取り除いた信号X’ を、次式により算定する。First, by applying linear prediction to X n j , a signal X ′ n j from which autocorrelation is removed is calculated by the following equation.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

この式(4−2)は、式(7)に対応する。  This equation (4-2) corresponds to the equation (7).

上式の係数の更新は、次式により行うことができる。  The coefficient of the above equation can be updated by the following equation.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

この式(4−3)は、式(9)に対応する。  This equation (4-3) corresponds to the equation (9).

次いで、相関低減係数rnmを導入し、これによって相互相関成分を低減した信号D を、次式のように定義する。Next, a correlation reduction coefficient r nm is introduced, and thereby a signal D n j with reduced cross-correlation components is defined as follows:

Figure 0004663630
Figure 0004663630

この式(4−4)は、式(8)に対応する。  This equation (4-4) corresponds to the equation (8).

本実施形態では、このD を用い、未知数hnmに並列接続される適用フィルタ係数Hnm を、次式により更新する。In this embodiment, using this D n j , the applied filter coefficient H nm j connected in parallel to the unknown number h nm is updated by the following equation.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

この式(4−5)において、「E 」は分子ベクトルに相当し、「X 」は第1ベクトルに相当し、「D 」「D 」は第2ベクトルに相当する。In this formula (4-5), “E m j D n j ” corresponds to the molecular vector, “X i j ” corresponds to the first vector, and “D n j ” and “D i j ” Corresponds to a vector.

また、E は、次式により計算される誤差信号である。E m j is an error signal calculated by the following equation.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

残る問題はrnmの算定である。そこでD を見ると、これはX’ に対する線形予測誤差と捉えることもできる。従ってこのD を用いることによりrnmにNLMS法(Normalized−LMS:学習同定法)が適用でき、次式により算定することができる。The remaining problem is the calculation of r nm . Therefore, when D n j is viewed, this can be regarded as a linear prediction error with respect to X ′ n j . Therefore, by using this D n j , an NLMS method (Normalized-LMS: learning identification method) can be applied to r nm, and it can be calculated by the following equation.

Figure 0004663630
Figure 0004663630

この式(4−7)は、式(10)に対応する。  This equation (4-7) corresponds to the equation (10).

次に、シミュレーションの結果を示す。  Next, simulation results are shown.

チャンネル数N=4、各参照信号パワーを定常とし、相関成分である  Number of channels N = 4, each reference signal power is steady, and is a correlation component

Figure 0004663630
Figure 0004663630

と、独立成分であるAnd an independent component

Figure 0004663630
Figure 0004663630

のパワー比を−20dBとする。独立成分The power ratio is -20 dB. Independent ingredient

Figure 0004663630
Figure 0004663630

には白色雑音を与える。μ=0.1、ρ=0.001としたときのH11 の同定誤差を図11に示す。示してあるのは相関成分Gives white noise. FIG. 11 shows the identification error of H 11 j when μ = 0.1 and ρ = 0.001. The correlation component is shown

Figure 0004663630
Figure 0004663630

が白色雑音の場合と、ジェットファンの騒音を想定した有色雑音の場合である。有色雑音の場合、線形予測による自己相関除去を適用した場合と適用していない場合の2つを示してある。線形予測を行う際、タップ数M=5、ν=0.1である。同図より、相互相関成分が自己相関を持つ場合でも同定速度が向上していることが分かる。Are white noise and colored noise assuming jet fan noise. In the case of colored noise, two cases of applying autocorrelation removal by linear prediction and not applying it are shown. When performing linear prediction, the number of taps M = 5 and ν = 0.1. From the figure, it can be seen that the identification speed is improved even when the cross-correlation component has autocorrelation.

本実施形態では、N≧2のマルチチャンネルシステムにおいて参照信号間の相互相関成分が自己相関を持つような場合においても未知系の同定速度が向上するアルゴリズムおよびこのアルゴリズムを用いたマルチチャンネルFIR型適応フィルタを示し、シミュレーションによりその有効性を確かめた。該アルゴリズムおよび該適応フィルタは、音声信号や実システムへの応用が可能である。  In the present embodiment, an algorithm that improves the identification speed of an unknown system even when a cross-correlation component between reference signals has an autocorrelation in a multichannel system of N ≧ 2, and a multichannel FIR type adaptation using this algorithm The filter was shown and its effectiveness was confirmed by simulation. The algorithm and the adaptive filter can be applied to audio signals and real systems.

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。  From the foregoing description, many modifications and other embodiments of the present invention are obvious to one skilled in the art. Accordingly, the foregoing description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of the structure and / or function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.

本発明のマルチチャンネルシステム同定装置によれば、高い精度でマルチチャンネル系を同定することができるので、例えばエコーキャンセラのような電気音響の技術分野において有益である。  According to the multi-channel system identification apparatus of the present invention, a multi-channel system can be identified with high accuracy, which is useful in the technical field of electroacoustics such as an echo canceller.

Claims (19)

複数の入力チャンネルと複数の出力チャンネルとを有するマルチチャンネル系を同定する、マルチチャンネルシステム同定装置であって、
該マルチチャンネル系の入力チャンネルと出力チャンネルとに接続することができる接続部と、
該マルチチャンネル系の各入力チャンネルから各出力チャンネルに至るインパルス応答をそれぞれ模擬する係数更新可能なFIRフィルタと、
該接続部から取得した信号に基づいて同定誤差が最小となるように第1適応アルゴリズムによって該FIRフィルタの係数を更新する係数更新部とを備え、
該第1適応アルゴリズムにおいて、n番目の入力チャンネルからm番目の出力チャンネル至る時刻j+1におけるFIRフィルタの係数ベクトルHnm j+1が、時刻jにおける係数ベクトルHnm に更新ベクトルを加算することによって作成され、
該更新ベクトルは、分子ベクトルを正規化分母で除し、ステップサイズを乗ずることによって作成され、
該分子ベクトルは、第2ベクトルに、m番目の出力チャンネルにおける同定誤差E を乗ずることによって、作成され、
該正規化分母は、第1ベクトルと第2ベクトルとの内積の、入力チャンネルについての累積加算値に基づいて定められ、
該第1ベクトルは、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX であり、
該第2ベクトルは、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX に基づいて定められるベクトルである、マルチチャンネルシステム同定装置。
A multi-channel system identification device for identifying a multi-channel system having a plurality of input channels and a plurality of output channels,
A connection part that can be connected to the input channel and output channel of the multi-channel system;
A coefficient-updatable FIR filter that simulates an impulse response from each input channel to each output channel of the multi-channel system;
A coefficient updating unit that updates the coefficient of the FIR filter by the first adaptive algorithm so that the identification error is minimized based on the signal acquired from the connection unit;
In the first adaptive algorithm coefficient vector H nm j + 1 of the FIR filter from the n-th input channel at time j + 1 reaches m-th output channel, it is created by adding the update vector to the coefficient vector H nm j at time j ,
The update vector is created by dividing the numerator vector by the normalized denominator and multiplying by the step size,
The numerator vector is created by multiplying the second vector by the identification error E m j in the m th output channel,
The normalized denominator is determined based on a cumulative addition value of the inner product of the first vector and the second vector for the input channel,
The first vector is an input signal vector X n j for each input channel;
The multi-channel system identification device, wherein the second vector is a vector determined based on an input signal vector X n j of each input channel.
該正規化分母が該累積加算値である、請求項1記載のマルチチャンネルシステム同定装置。The multichannel system identification apparatus according to claim 1, wherein the normalized denominator is the cumulative addition value. 該第1適応アルゴリズムが、ブロック実行型の適応アルゴリズムに修正された、請求項1乃至2記載のマルチチャンネルシステム同定装置。3. The multi-channel system identification device according to claim 1, wherein the first adaptive algorithm is modified to a block execution type adaptive algorithm. 該正規化分母が所定値に達するまでブロック長が延長され、該正規化分母が該所定値に達したときに該係数ベクトルHnm が更新される、請求項3記載のマルチチャンネルシステム同定装置。The multi-channel system identification device according to claim 3, wherein the block length is extended until the normalized denominator reaches a predetermined value, and the coefficient vector H nm j is updated when the normalized denominator reaches the predetermined value. . 該第2ベクトルが、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX である、請求項1乃至4のいずれか一の項に記載のマルチチャンネルシステム同定装置。The multi-channel system identification device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second vector is an input signal vector X n j of each input channel. 該第2ベクトルは、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX を、他の入力チャンネルの入力信号ベクトルとの相互相関成分が少なくなるように修正することによって得られるベクトルX’ である、請求項1乃至4のいずれか一の項に記載のマルチチャンネルシステム同定装置。The second vector is a vector X ′ n j obtained by correcting the input signal vector X n j of each input channel so that the cross-correlation component with the input signal vector of the other input channel is reduced. The multi-channel system identification device according to any one of claims 1 to 4. 該第2ベクトルが、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX を、相関低減係数rを用いた次の式(1)に従って修正することによって得られるベクトルX’ である、請求項6記載のマルチチャンネルシステム同定装置。
Figure 0004663630
The second vector is a vector X ′ n j obtained by modifying the input signal vector X n j of each input channel according to the following equation (1) using the correlation reduction coefficient r. Multi-channel system identification device.
Figure 0004663630
相関低減係数rがr(O)からr(T)まで用意され、
該第2ベクトルが、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX を、相関低減係数r(t)を用いた次の式(2)に従って修正することによって得られるベクトルX’ である、請求項6記載のマルチチャンネルシステム同定装置。
Figure 0004663630
Correlation reduction coefficient r is prepared from r (O) to r (T),
The second vector is a vector X ′ n j obtained by modifying the input signal vector X n j of each input channel according to the following equation (2) using a correlation reduction coefficient r (t): Item 7. The multi-channel system identification device according to Item 6.
Figure 0004663630
相関低減係数rが第2適応アルゴリズムによって更新され、
該第2適応アルゴリズムにおいて、参照信号として各入力チャンネルの入力信号ベクトルX が用いられ、X’ が最小化されるように、相関低減係数rが更新される、請求項7又は8記載のマルチチャンネルシステム同定装置。
The correlation reduction factor r is updated by the second adaptive algorithm;
In the second adaptive algorithm, the input signal vector X n j of each input channel is used as a reference signal, and the correlation reduction coefficient r is updated so that X ′ n j is minimized. The multi-channel system identification apparatus as described.
複数の入力チャンネルと複数の出力チャンネルとを有するマルチチャンネル系を同定する、マルチチャンネルシステム同定装置であって、
該マルチチャンネル系の入力チャンネルと出力チャンネルとに接続することができる接続部と、
該マルチチャンネル系の各入力チャンネルから各出力チャンネルに至るインパルス応答をそれぞれ模擬する係数更新可能なFIRフィルタと、
該接続部から取得した信号に基づいて同定誤差が最小となるように第1適応アルゴリズムによって該FIRフィルタの係数を更新する係数更新部とを備え、
該第1適応アルゴリズムにおいて、n番目の入力チャンネルからm番目の出力チャンネル至る時刻j+1におけるFIRフィルタの係数ベクトルHnm j+1が、時刻jにおける係数ベクトルHnm に更新ベクトルを加算することによって作成され、
該更新ベクトルは、分子ベクトルを正規化分母で除し、ステップサイズを乗ずることによって作成され、
該分子ベクトルは、第2ベクトルに、m番目の出力チャンネルにおける同定誤差E を乗ずることによって、作成され、
該正規化分母は、第1ベクトルと第2ベクトルとの内積であり、
該第1ベクトルは、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX であり、
該第2ベクトルは、相関低減係数rを用いた次の式(3)に従い、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX を、他の入力チャンネルの入力信号ベクトルとの相互相関成分が少なくなるように修正することによって得られるベクトルX’ であり、
該相関低減係数rが第2適応アルゴリズムによって更新され、
該第2適応アルゴリズムにおいて、参照信号として各入力チャンネルの入力信号ベクトルX が用いられ、該式(3)式のX’ が最小化されるように、該相関低減係数rが更新される、マルチチャンネルシステム同定装置。
Figure 0004663630
A multi-channel system identification device for identifying a multi-channel system having a plurality of input channels and a plurality of output channels,
A connection part that can be connected to the input channel and output channel of the multi-channel system;
A coefficient-updatable FIR filter that simulates an impulse response from each input channel to each output channel of the multi-channel system;
A coefficient updating unit that updates the coefficient of the FIR filter by the first adaptive algorithm so that the identification error is minimized based on the signal acquired from the connection unit;
In the first adaptive algorithm coefficient vector H nm j + 1 of the FIR filter from the n-th input channel at time j + 1 reaches m-th output channel, it is created by adding the update vector to the coefficient vector H nm j at time j ,
The update vector is created by dividing the numerator vector by the normalized denominator and multiplying by the step size,
The numerator vector is created by multiplying the second vector by the identification error E m j in the m th output channel,
The normalized denominator is an inner product of the first vector and the second vector;
The first vector is an input signal vector X n j for each input channel;
The second vector follows the following equation (3) using the correlation reduction coefficient r so that the cross-correlation component between the input signal vector X n j of each input channel and the input signal vectors of other input channels is reduced. A vector X ′ n j obtained by modifying
The correlation reduction factor r is updated by a second adaptive algorithm;
In the second adaptive algorithm, the input signal vector X n j of each input channel is used as a reference signal, and the correlation reduction coefficient r is updated so that X ′ n j in the equation (3) is minimized. A multi-channel system identification device.
Figure 0004663630
ρをステップサイズとしたとき、
時刻jにおける相関低減係数rが、次の式(4)で示される第2適応アルゴリズムに従って、時刻j+1における相関低減係数rj+1に更新される、請求項9又は10記載のマルチチャンネルシステム同定装置。
Figure 0004663630
When ρ is the step size,
Correlation reduction factor r j at time j is according to a second adaptive algorithm represented by the following formula (4) is updated to the correlation reduction factor r j + 1 at time j + 1, a multi-channel system identification apparatus according to claim 9 or 10, wherein .
Figure 0004663630
ρをステップサイズとしたとき、
時刻jにおける相関低減係数rが、次の式(5)で示される第2適応アルゴリズムに従って、時刻j+1における相関低減係数rj+1に更新される、請求項9又は10記載のマルチチャンネルシステム同定装置。
Figure 0004663630
When ρ is the step size,
Correlation reduction factor r j at time j is according to a second adaptive algorithm represented by the following formula (5) is updated to the correlation reduction factor r j + 1 at time j + 1, a multi-channel system identification apparatus according to claim 9 or 10, wherein .
Figure 0004663630
該第2適応アルゴリズムがブロック実行型に修正された、請求項11又は12記載のマルチチャンネルシステム同定装置。The multi-channel system identification device according to claim 11 or 12, wherein the second adaptive algorithm is modified to be a block execution type. 該正規化分母が所定値に達するまでブロック長が延長され、該正規化分母が該所定値に達したときに相関低減係数rが更新される、請求項13記載のマルチチャンネルシステム同定装置。The multi-channel system identification device according to claim 13, wherein the block length is extended until the normalized denominator reaches a predetermined value, and the correlation reduction coefficient r is updated when the normalized denominator reaches the predetermined value. ρをステップサイズとしたとき、
時刻jにおける相関低減係数rが、次の式(6)で示される第2適応アルゴリズムに従って、時刻j+1における相関低減係数rj+1に更新される、請求項9又は10記載のマルチチャンネルシステム同定装置。
Figure 0004663630
When ρ is the step size,
Correlation reduction factor r j at time j is according to a second adaptive algorithm represented by the following equation (6) is updated to the correlation reduction factor r j + 1 at time j + 1, a multi-channel system identification apparatus according to claim 9 or 10, wherein .
Figure 0004663630
該第2適応アルゴリズムがブロック実行型に修正された、請求項15記載のマルチチャンネルシステム同定装置。The multi-channel system identification device according to claim 15, wherein the second adaptive algorithm is modified to be a block execution type. 該第2ベクトルが、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX を、自己相関成分が少なくなるように修正し、かつ、他の入力チャンネルの入力信号ベクトルとの相互相関成分が少なくなるようにさらに修正することによって得られるベクトルである、請求項1乃至4のいずれか一の項に記載のマルチチャンネルシステム同定装置。The second vector further modifies the input signal vector X n j of each input channel so as to reduce the autocorrelation component, and further reduces the cross-correlation component with the input signal vectors of other input channels. The multi-channel system identification device according to any one of claims 1 to 4, wherein the multi-channel system identification device is a vector obtained by correction. 該第2ベクトルは、各入力チャンネルの入力信号ベクトルX が自己相関成分が少なくなるように相関低減係数cを用いた次の式(7)に従って第1修正ベクトルに修正され、さらに、他の入力チャンネルとの相互相関成分が少なくなるように相関低減係数rを用いた次の式(8)に従って修正されたベクトルであり、
相関低減係数cが第3適応アルゴリズムによって更新され、
該第3適応アルゴリズムにおいて、式(7)中の第1修正ベクトルX’ が最小化されるように相関低減係数cが更新され、
相関低減係数rが第4適応アルゴリズムによって更新され、
該第4適応アルゴリズムにおいて、式(8)中のベクトルD が最小化されるように相関低減係数rが更新される、請求項17記載のマルチチャンネルシステム同定装置。
Figure 0004663630
Figure 0004663630
The second vector is corrected to the first correction vector according to the following equation (7) using the correlation reduction coefficient c so that the input signal vector X n j of each input channel has a small autocorrelation component, and the other Is a vector modified according to the following equation (8) using the correlation reduction coefficient r so that the cross-correlation component with the input channel is reduced:
The correlation reduction factor c is updated by the third adaptive algorithm;
In the third adaptive algorithm, the correlation reduction coefficient c is updated so that the first correction vector X ′ n j in Equation (7) is minimized,
The correlation reduction factor r is updated by the fourth adaptive algorithm;
18. The multi-channel system identification device according to claim 17, wherein, in the fourth adaptive algorithm, the correlation reduction coefficient r is updated so that the vector D n j in equation (8) is minimized.
Figure 0004663630
Figure 0004663630
時刻jにおける相関低減係数cが、次の式(9)に従って、時刻j+1における相関低減係数cj+1に更新され、
時刻jにおける相関低減係数rが、次の式(10)に従って、時刻j+1における相関低減係数rj+1に更新される、請求項18記載のマルチチャンネルシステム同定装置。
Figure 0004663630
Figure 0004663630
The correlation reduction coefficient c j at time j is updated to the correlation reduction coefficient c j + 1 at time j + 1 according to the following equation (9):
Correlation reduction factor r j at time j is according to the following equation (10), it is updated in the correlation reduction factor r j + 1 at time j + 1, a multi-channel system identification apparatus according to claim 18, wherein.
Figure 0004663630
Figure 0004663630
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